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1
Zamorano, Aliaga Sebastián Andrés. "Problemas inversos y controlabilidad en modelos de la mecánica de fluidos." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/142561.
Full textAbstract:
Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Modelación MatemáticaEsta tesis doctoral está dedicada al estudio de problemas inversos y de control en el área de la mecánica de fluidos. Nos centramos en las ecuaciones de Stokes y de Navier Stokes, tanto sistemas estacionarios como evolutivos, los cuales son bien conocidos para el desarrollo matemático de los flujos viscosos incompresibles. En concreto, se analizaron tres temas principales: Realizamos la estimación del tamaño de una cavidad D inmersa en un dominio acotado Ω ⊂ Rd, d = 2, 3, lleno de un fluido viscoso el cual se rige por el sistema de Stokes, por medio de la velocidad y las fuerzas de Cauchy en la frontera ∂Ω. Más precisamente, establecemos una cota inferior y superior en términos de la diferencia entre las mediciones externas cuando el obstáculo está presente y cuando no lo está. La demostración del resultado se basa en los resultados de regularidad interior y estimaciones cuantitativas de continuación única para la solución del sistema de Stokes. Desarrollamos el estudio del fenómeno del turnpike que surge en el problema de control de seguimiento óptimo distribuido para las ecuaciones de Navier Stokes. Obtenemos una respuesta positiva a esta propiedad en el caso de que los controles son funciones dependientes del tiempo, y también cuando son independientes del tiempo. En ambos casos se prueba una propiedad de turnpike exponencial, bajo el supuesto que el estado óptimo estacionario satisface ciertas propiedades de pequeñez. Consideramos las ecuaciones de Stokes evolutivas con viscosidad no constante. En primer lugar adaptamos la construcción de soluciones del tipo óptica geométrica complejas apropiadas para una ecuación de Stokes estacionaria modificada, con el fin de demostrar un resultado de identificabilidad siguiendo el enfoque dado por Uhlmann [110] y de Heck et al. [62]. Luego, se estudia la identificabilidad global para la función de viscosidad por medio de mediciones de contorno reduciendo el problema al caso estacionario, cuando consideramos el horizonte de tiempo suficientemente grande.
Este trabajo ha sido financiado por CONICYT
2
Nigro, Norberto. "Resolución por elementos finitos de problemas de mecánica de fluidos." Doctoral thesis, Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 1993. http://hdl.handle.net/11086/813.
Full textAbstract:
Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 1993Recomienda dar respuesta a algunas de las dificultades que surgen en la simulación numérica de problemas de mecánica de fluídos mediante el método de los elementos finitos
3
Sperone, Martí Gianmarco Silvio. "Singularidades en tiempo finito de soluciones de la ecuación de Euler y de Navier - stokes en tres dimensiones espaciales." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/140979.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MatemáticoEl objetivo de este trabajo es revisar la historia de un problema formulado hace ya más de 250 años, y que todavía no ha abandonado el terreno de la conjetura. De hecho, las ecuaciones de Euler y de Navier - Stokes en tres dimensiones espaciales constituyen hoy en día un desafío para matemáticos, físicos e ingenieros; aunque mucho se ha descubierto, la naturaleza de las soluciones sigue siendo un gran misterio. Precisamente, se ignora si las soluciones de la ecuación de Euler o de Navier - Stokes tridimensional (en el caso incompresible), partiendo desde condiciones iniciales regulares, mantienen esta propiedad en todo tiempo posterior, o bien desarrollan en tiempo finito una singularidad. La investigación comienza con un repaso de aquellos conceptos esenciales de la mecánica de medios continuos que se consideran indispensables para un futuro estudio de la formación de singularidades en las soluciones de la ecuación de Euler o de Navier - Stokes tridimensional. Dentro de este repaso se otorga particular atención a la ecuación de evolución de la vorticidad, una de las herramientas fundamentales en el tratamiento matemático de los fluidos, ya sean ideales o viscosos. Posteriormente se revisan los resultados clásicos concernientes a la existencia, unicidad y regularidad de soluciones de la ecuación de Euler y Navier - Stokes incompresible (en los casos bidimensional y tridimensional). A partir de estos teoremas surge naturalmente el fenómeno del quiebre, en tiempo finito, de la regularidad de dichas soluciones. Este misterio ha sido parcialmente desvelado por el ya famoso criterio de Beale - Kato - Majda, que establece que si una solución inicialmente suave de la ecuación de Euler o de Navier - Stokes 3D desarrolla una singularidad en el instante $T^{*} > 0$, entonces su campo de vorticidad $\omega(t)$ se acumula tan rápidamente en el tiempo de modo tal que: $$ \lim\limits_{t \nearrow T^{*}} \int\limits_{0}^{t} \Vert \omega(s) \Vert_{L^{\infty}} \,ds = \infty. $$ Luego de elaborar un recuento histórico sobre algunos de los intentos que han sido llevados a cabo con la intención de poner fin a esta polémica (en el caso de la ecuación de Euler 3D), en el capítulo N°6 se describe detalladamente un experimento numérico del año 2014, diseñado por Thomas Hou y Guo Luo con el propósito de hallar potenciales soluciones singulares y axisimétricas de la ecuación de Euler 3D. La principal novedad de este trabajo de memoria está en el estudio del \textit{ansatz} auto - similar propuesto por Hou y Luo para formalizar sus observaciones numéricas: se demuestra analíticamente que dicho \textit{ansatz} no conduce hacia una solución singular de la ecuación de Euler incompresible y tridimensional. El trabajo de memoria concluye con la exposición de algunos resultados que son aplicables únicamente a la ecuación de Navier - Stokes incompresible y tridimensional, tales como la estimación de Caffarelli - Kohn - Nirenberg de la medida de Hausdorff del conjunto de puntos singulares, o bien, diversos teoremas del tipo Liouville en este contexto.
Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Fondecyt N° 1150066
4
Torres, Medina Francisco José. "Generación de un modelo matemático para el estudio de la operación de embalses con enfoque multipropósito." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2017. https://hdl.handle.net/20.500.12672/7428.
Full textAbstract:
Elabora un modelo matemático, utilizando los principios de la mecánica de fluidos, que permita simular las operaciones de embalses con enfoque multipropósito. Para ello emplea las principales ecuaciones de la mecánica de fluidos para estudiar el comportamiento del flujo en un embalse, plantea un diagrama de flujo para la resolución del modelo matemático generado haciendo uso del método numérico Runge-Kutta de 4to orden frente a escenarios probables de simulación y compara los resultados obtenidos al emplear el método Runge-Kutta de 4to orden con los resultados obtenidos al emplear el software de simulación HEC-RAS v4.1.0 en flujo no permanente.Tesis
5
Larenas, Aravena Manuel Andrés. "Modelos en Reología y Aplicaciones a Fluidos." Tesis, Universidad de Chile, 2010. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/103837.
Full textAbstract:
La reología de suspensiones concentradas es un tema complejo tanto en la experimentación como en la teoría. La correcta caracterización de estas mezclas es un campo de investigación activo que tiene gran relevancia científica e industrial y donde la aplicación de la mecánica matemática permite desarrollar diseños de ingeniería más seguros y eficientes. El presente Trabajo de Título es un estudio teórico dividido en dos secciones, ambas en el marco de la reología aplicada a relaves mineros.
La primera parte está dirigida al estudio de la construcción adecuada de la curva reológica de un material a partir de mediciones experimentales obtenidas utilizando un Reómetro de Cilindros Coaxiales. El procedimiento matemático involucrado se denomina Problema Inverso de Couette y en esta Memoria se prueba que es un problema mal puesto en el sentido de la estabilidad. Además, se revisan distintas estrategias que han sido utilizadas históricamente para buscar soluciones numéricas, a saber, la aproximación newtoniana, la norma DIN, la fórmula de Krieger y Elrod, la fórmula de diferencias finitas y la regularización de Tikhonov.
Estos métodos de aproximación fueron implementados computacionalmente para ser aplicados tanto al estudio de modelos teóricos como a información experimental de relaves. En general, los resultados obtenidos fueron muy similares para todas las suspensiones de variada concentración de sólido que se analizaron.
En la segunda parte de esta Memoria se propone un modelo reológico original que da cuenta de la compleja fenomenología observada a partir de las curvas construidas en la sección anterior. El comportamiento tixotrópico que se desprende de los experimentos sugiere la existencia de un parámetro de microestructura cuya variabilidad temporal con- trola la superposición relativa entre un régimen viscoelástico inicial y un comportamiento posterior viscoso tipo Bingham.
El modelo resultante es de difícil empleo dada la gran cantidad de parámetros libres. Mediante la integración de los ensayos reológicos Vane y los de cilindros coaxiales es posible reducir el problema a la estimación numérica de sólo una o dos constantes. La validación de este modelo se lleva a cabo contrastando con amplia información experimental. Para el rango de datos estudiados, se observa en todos los casos un ajuste satisfactorio y resultados consistentes físicamente.
6
Vizcarra, Campana Fabián. "Modelos fisicoquímicos del transporte de contaminantes en medios porosos." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/10956.
Full textAbstract:
Publicación a texto completo no autorizada por el autorRealiza un estudio de dos modelos fisicoquímicos de la dinámica de fluidos contaminantes en medios porosos a escala geológica, específicamente se estudia la interacción del modelo de flujo de aguas subterráneas y el modelo de transporte reactivo, orientados particularmente a los sistemas porosos como son los acuíferos o reservorios geológicos de aguas subterráneas. Complementando el estudio de los fenómenos en medios porosos de la presente tesis se presenta un ejemplo de simulación numérica de la ecuación del transporte de contaminantes en medios porosos. Debido la vital importancia de la simulación computacional se aborda también en el último capítulo una guía básica descriptiva de la simulación computacional de las ecuaciones de flujo y transporte. Básicamente se estudia un ejemplo de simulación computacional de la evolución espacio-temporal de una pluma contaminante reactiva inmersa en un medio poroso constituido por tres tipos de acuíferos. Esta simulación está basada en el programa computacional MODFLOW. Este programa es un modelador de flujo por diferencias finitas desarrollado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos, el cual está basado en un código fuente que resuelve mediante interacciones la ecuación de flujo del agua subterránea. En cuanto al modelo de transporte éste se encuentra soportado por el programa MT3D, el cual es un modelo diseñado en computar las ecuaciones del transporte de solutos en 3D para la simulación de la advección, dispersión y reacciones geoquímicas de los constituyentes de solutos contaminantes disueltos en los sistemas de aguas subterráneas.
Tesis
7
Martínez, Nelis Felix Marcos. "Estudio Numérico de la Fluidodinámica de un Estanque de Agitación Utilizando Método de Mallas Deslizantes." Tesis, Universidad de Chile, 2010. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/103931.
Full textAbstract:
La agitación de líquidos es una de las operaciones más comunes de los procesos industriales. Es de importancia fundamental con múltiples aplicaciones en la industria minera, petrolera, de alimentos, química, farmacéutica y papeleras entre otras. En especial, el rubro minero requiere de agitadores de estanque en prácticamente todas sus áreas del proceso.
En el contexto dado por la importancia de la minería en el país, el Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, a través de métodos de simulación numérica, ha querido desarrollar una metodología de predicción del comportamiento de un flujo dentro de un estanque agitador de pulpa mediante impulsores rotatorios.
Típicamente, este tipo de problemas resulta complejo y se requieren métodos numéricos de resolución. La discretización del medio usando mallado no estático, es la herramienta más usual y conveniente. Para esto se utilizan mallas deslizantes a modo de predecir la fluidodinámica del sistema. Las dificultades producidas por este tipo de mallas plantean un desafío importante para las técnicas de resolución numérica de ecuaciones que rigen fluidos turbulentos.
En esta memoria se contempló un primer estudio en el comportamiento del flujo dentro de los estanques agitadores. Para ello, se utilizó una herramienta computacional de simulación de CFD (Mecánica de Fluidos Computacional) considerando la interacción impulsor-bafle, flujo turbulento, fluido newtoniano y deslizamiento de malla en un escenario donde el fluido impulsado es agua y el agitador es la bien conocida turbina Rushton mono-impulsor de 6 álabes.
Los resultados obtenidos por la simulación fueron comparados con un artículo científico que estudió la agitación de agua en régimen turbulento mediante una turbina Rushton de 6 aspas, utilizando el método de mallas deslizantes. Los resultados más relevantes presentados acá fueron los perfiles de velocidad radial y axial, la distribución de presión en un plano transversal y distintos índices adimensionales, entre ellos, el número de potencia y el número de bombeo.
Finalmente, en esta memoria se dejó plasmado el procedimiento de cálculo para así dar una pauta a que investigadores o memoristas estudien posibles extensiones del método y encuentren futuras aplicaciones prácticas.
8
Alvarez, Ramos Charles Alonzo. "Cálculo de un sistema de bombeo para yogurt con una bomba de tornillo." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018. https://hdl.handle.net/20.500.12672/9426.
Full textAbstract:
El documento digital no refiere un asesorPublicación a texto completo no autorizada por el autor
Desarrolla los cálculos para la selección adecuada de una bomba sanitaria para el trasvase de yogurt, esto en base a las ecuaciones que gobiernan a los fluidos no newtonianos y con la ayuda de información determinada experimentalmente en laboratorio, de acuerdo a esto el yogurt es considerado un fluido no newtoniano. Para realizar la correcta selección de la bomba para trasvase de yogurt se deberá determinar correctamente los parámetros de caudal, atura dinámica total, potencia, velocidad de operación, etc. Esto nos permitirá seleccionar un equipo eficiente.
Trabajo de suficiencia profesional
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Gamboa, Alarcón Nykue Antonio. "Optimización del sistema de bombeo de mina San Cristóbal." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/10924.
Full textAbstract:
Publicación a texto completo no autorizada por el autorManifiesta que la mina San Cristóbal actualmente presenta dos grandes problemas en el sistema de bombeo, por un lado tenemos el fuerte pago mensual que se hace por alquiler de bombas sumergibles de baja eficiencia y por otro lado las pérdidas por inundaciones frecuentes que representan dejar de producir, pagar bombas 16 adicionales para recuperación y fuertes gastos en reparaciones muy frecuentes de bombas estacionarias de línea principal. Determina a un estudio detallado del sistema de bombeo de aguas acidas en mina San Cristóbal desde el nivel 1120 hasta la cuneta del nivel 820 de donde el agua sale por gravedad por túnel victoria hacia la planta de tratamiento.
Trabajo de suficiencia profesional
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Estrella, Valerio Jessica Magaly. "Optimización fluidodinámica del sistema de aire acondicionado del Centro Comercial Wong tienda T – 14 La Planicie." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/8979.
Full textAbstract:
El documento digital no refiere un asesorPublicación a texto completo no autorizada por el autor
Da a conocer la problemática que afrontó la tienda T- 14 Wong por sus cambios estructurales y ampliaciones a lo largo de varios años, generando que la distribución inicial de los equipos de aire acondicionado no otorgasen confort térmico, creando grandes deltas de temperatura dentro del local (temperatura no uniforme) lo que generó quejas de los clientes y un ambiente laboral inadecuado para los trabajadores. Así mismo se presentarán propuestas para la optimización del sistema de aire acondicionado, realizando luego una evaluación técnica - económica básica de donde se obtendrá la mejor alternativa para su instalación y posterior operación. Este estudio se presentará en cinco etapas para conseguir el objetivo principal; análisis preliminar de la tienda (problema que justifica el presente estudio, mediciones de la temperatura con láser, medición de las velocidades de aire, etc.), cálculo de cargas térmicas (se considerarán las fuentes de calor principales, además del efecto estacional como verano e invierno), selección de equipos (evaluando la marca y su tecnología para el cuidado del medio ambiente junto con la elaboración de propuestas), análisis técnico – económico (consideración de tiempos, administración de recursos, etc.), simulación usando ANSYS CFX (Definición del volumen de control, creación de la geometría, mallado y evaluación de las condiciones de frontera). Se utiliza como información base el ASHRAE Handbook, por su vigencia en el mercado internacional. Mediante la simulación se demostrará cómo funciona el sistema de aire acondicionado antes de ejecutar la optimización y como funciona actualmente, comparando y visualizando los parámetros fluido-dinámicos como la temperatura, presión, densidad y velocidad del aire. Todo el análisis que se presentará a continuación se basa en conceptos básicos de: dinámica de fluidos, termodinámica, refrigeración y aire acondicionado.
Trabajo de suficiencia profesional
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Cortez, Camacho José Martin. "Estudio del sistema hidrante para el abastecimiento de combustible de aviación del Aeropuerto Internacional Jorge Chávez." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/11976.
Full textAbstract:
Muestra el estudio de un sistema que brinde las facilidades de recepción, almacenamiento y abastecimiento del combustible de aviación Turbo A-1, teniendo como componentes líneas de tuberías, tanques para el almacenamiento, bombas que permitan la conducción de este fluido hacia las alas de las aeronaves, mediante tubería subterránea, denominada red hidrante; tomándose en cuenta características del fluido como viscosidad, densidad, presión de vapor y pérdidas de presión a lo largo del recorrido del combustible de aviación por la red hidrante.Trabajo de suficiencia profesional
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Carquin, Chávez Karla Genifer. "Diseño hidráulico de la tubería de presión de la Central Hidroeléctrica La Koya." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/11928.
Full textAbstract:
Publicación a texto completo no autorizada por el autorEl documento digital no refiere asesor
Muestra los cálculos realizados con el fin de realizar el correcto diseño hidráulico de la tubería de presión de la Central Hidroeléctrica La Koya, que operará con un caudal de diseño de 3.5 m 3 /s, con una caída bruta de 272.21m. y con una potencia instalada total de 7,662 KW. Como parte de los estudios básicos, se realizaron los levantamientos topográficos, el estudio hidrológico en los puntos de captación; y el estudio geológico-geotécnico del área del proyecto. El cálculo de la tubería se ha realizado según el código ASME sección VIII, divisiones 1 y 2; y en base a acero ASTM A-36, sin embargo, se recomienda que de acuerdo a las normas existentes, se deba hacer el replanteo en obra revisando el diseño y la topografía del terreno.
Trabajo de suficiencia profesional
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Guevara, Barrantes Luis Alfonso. "Método de Lighthill para la generación de perfiles aerodinámicos." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2006. https://hdl.handle.net/20.500.12672/1469.
Full textAbstract:
En vista de que estamos escasos en este campo; con escasez de papers, artículos, publicaciones, y que en las bibliotecas se encuentra muy poco, el objetivo de este trabajo es llenar ese vacío, no hay así nomás una tesis de ésta naturaleza, que profundice el estudio analítico de este caso aerodinámico para plasmar físicamente resultados de su análisis y dar respuestas a diversas incógnitas que se generan en el investigador. Este trabajo servirá de ayuda y como medio de consulta para mis amigos, compañeros de promoción, y para enriquecer la fecunda producción de investigaciones en mi amada escuela de INGENIERÍA MECANICA DE FLUIDOS, de la Facultad de Ciencias Físicas y para el enriquecimiento de nuestra querida Universidad es que me permito desarrollar este método que puede servir para el curso de aerodinámica de otras universidades.Tesis
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Tapia, Bravo Eugenia Alejandra. "Modelamiento numérico de pilares en roca mediante analogía al criterio de falla en albañilería." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/137537.
Full textAbstract:
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería GeotécnicaIngeniera Civil
Debido al crecimiento de proyectos mineros de tipo subterráneo en Chile y el mundo, surge la necesidad de mejorar las metodologías de diseño geotécnico relacionadas a estos proyectos, específicamente asociadas al diseño de pilares, el cual no ha sido estudiado en profundidad, pero que es fundamental para el éxito de un proyecto minero. Así, el siguiente estudio consiste en realizar un análisis numérico orientado a determinar curvas de estabilidad de pilares. Esto permite mejorar la actual estimación de estabilidad de pilares, la que tradicionalmente se realiza mediante fórmulas empíricas desarrolladas con una base de datos acotada a sitios específicos, por lo que quedan limitadas según el tipo de roca, dimensiones de pilar, estado tensional y otras características individuales de la mina estudiada. Para estos efectos, se propone un criterio de falla para macizos rocosos, basado en el modelo de Mann y Müller para albañilería, dadas las similitudes entre ambos materiales. Este criterio de falla permite incorporar todos los mecanismos de falla que podrían afectar al macizo, lo que actualmente no ha sido considerado por otro modelo constitutivo. Este modelo considera explícitamente las propiedades de resistencia al corte de las discontinuidades presentes en el macizo rocoso y la resistencia a la compresión no confinada de la roca intacta. Así, una vez obtenida la envolvente de falla para macizos rocosos, se realiza un modelamiento numérico en el programa de diferencias finitas FLAC 2D de pilares tipo muro , de manera de resolver un problema bidimensional y obtener las curvas de estabilidad de estos pilares. Posteriormente, mediante el uso de factores de reducción (Esterhuizen, et al., 2011), se agrega el efecto de orientación y frecuencia de las discontinuidades en los resultados de resistencia de pilares, lo que se traduce en una reducción de la resistencia y de las curvas de estabilidad. Con el fin de validar estas curvas se comparan con las de Lunder y Pakalnis (1997), por ser una de las más utilizadas actualmente, obteniéndose resultados aceptables. Finalmente, los resultados entregados por la modelación numérica son consistentes cualitativamente con lo que se ha observado en la literatura, ya que: 1.- Al disminuir uno (o ambos) parámetros de resistencia al corte de las discontinuidades, la resistencia de los pilares también disminuye. 2.- Los pilares esbeltos presentan una falla tipo progresiva o de slabbing axial , pudiendo atravesar el eje central del pilar, mientras que pilares de geometrías más gruesas (mayor ancho) presentan slabbing axial progresivo , pero sin penetrar el eje central, esto se debe principalmente al confinamiento en el núcleo de pilares gruesos (Dirige & A. Archibald, 2006). 3.- Al aumentar el tamaño del pilar (para W_p/H_p constante) o al aumentar la esbeltez (para un mismo ancho de pilar), la resistencia disminuye, esto se conoce como efecto tamaño y efecto forma, respectivamente (Hudson, et al., 1972).
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Vergara, Mesina Benjamín. "Modelamiento acoplado térmico y de deformación en soldadura por fricción-agitación." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/148355.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoLa presente memoria tiene como objetivo el corroborar, reformular y combinar ecuaciones asintóticas para obtener expresiones explícitas útiles para la soldadura por fricción-agitación (FSW). Para ello se crea una base de datos y se rede ne el modelo asintótico asociado a esta, para plantear ecuaciones fundamentales y corroborar las diferentes aproximaciones que las de nen, además de agregarles factores de corrección. La FSW aprovecha el calor generado por el roce entre las placas a soldar y la herramienta giratoria usada, para generar la unión entre los metales. Su ventaja es que se obtienen mejores propiedades mecánicas y por lo mismo, está siendo ampliamente utilizada; pero dado que se estudia por ensayo y error, es necesario que se desarrolle mayor conocimiento teórico sobre ella. Por ello, varios investigadores han desarrollado modelos para representar los fenómenos que gobiernan esta soldadura y en el caso de esta tesis, se utiliza el método de escalamiento adimensional. Se observa que las aproximaciones presentan variaciones menores al 12% por lo que son aceptables, excepto para el caso de Zener-Hollomon en que es necesario estudiar la tasa de deformación usada. Por otro lado, los factores de corrección en general presentan valores menores a 4, lo que se considera satisfactorio para el nivel de aproximación y resultados trabajados. Además, no se puede de finir un solo epsilon para AA5059 y AA7075, por lo que se debe estudiar más materiales, pero sí se concluye que se logran modelar los fenómenos asociados a esta soldadura, con resultados útiles para la ciencia.
Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el Gobierno Canadiense a través de la Beca "Emerging Leaders in the Americas Program"
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Siqueira, Alexandre Guedes. "Modelagem em rede 3D do escoamento de fluidos particulados em meios porosos." [s.n.], 2000. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264689.
Full textAbstract:
Orientadores : Euclides Jose Bonet, Farid Salomão ShecairaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-07-31T15:06:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siqueira_AlexandreGuedes_M.pdf: 1456481 bytes, checksum: 9e789155eb8787387051ce176fb6a0c1 (MD5) Previous issue date: 2000
Mestrado
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Urzúa, Bórquez Sebastián Felipe. "Escurrimiento de fluidos newtonianos y no newtonianos en medios porosos." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/146682.
Full textAbstract:
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas.
Ingeniero Civil MatemáticoSi se representa un medio poroso por medio de una red de tubos por los cuales puede circular un fluido, el problema de escurrimiento a través de un medio poroso se transforma en un problema de cálculo de caudales en una red de tubos interconectadas. La solución de este último problema hace uso de las leyes de conservación clásicas en mecánica de fluidos, complementadas con leyes de comportamiento adecuadas, como lo son los fluidos newtonianos y fluidos tipo Bingham. En cada tubo se hacen simplificaciones tales como suponer un problema cuasiestático, lo que permite trabajar con problemas unidimensionales (acoplados en las conexiones de los tubos) de resolución numérica simple. A continuación, se programa un algoritmo que modela el flujo por una red de tubos capilares que simula un medio poroso. El programa se caracteriza por su versatilidad para poder simular distintos fluidos, y mallas con distintas geometrías. Se realizan distintos experimentos donde se compara con datos experimentales y con la literatura asociada, con el fin de darle mayor robustez al programa.
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Arteaga, Rüth Rolando Andrés. "Modelamiento numérico del comportamiento triaxial verdadero de roca intacta mediante elementos discretos y sus implicancias en el diseño minero." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/133207.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil de MinasMagíster en Minería
En una serie de problemas de diseño relacionados con la mecánica de rocas tales como: la estabilidad de caserones y pilares, galerías, dilución de vetas, entre otros, se asume que el esfuerzo principal intermedio (σ2) no tiene impacto alguno en el diseño. En la literatura se ha comprobado que σ2 tiene varias implicancias en el comportamiento de la roca intacta y por ende podría influenciar en las decisiones del diseño minero En base a lo descrito anteriormente, el objetivo de esta tesis es desarrollar, calibrar, verificar y establecer los alcances de un modelo de elementos discretos basado en la mecánica de partículas que permita simular el comportamiento triaxial verdadero de la roca intacta. Para esto se utiliza el modelo Enhaced Bonded Particle Model disponible en el software Particle Flow Code 3D (PFC3D). En primera instancia se calibra y verificar el desempeño del modelo con respecto a datos disponibles en la literatura de ensayos triaxiales convencionales (σ2 =σ3) para la roca Westerly Granite. Una vez calibrado el modelo se procede a simular ensayos triaxiales verdaderos (σ2≠ σ3) de manera de evaluar el desempeño cualitativo y cuantitativo ante este tipo de solicitaciones. Los resultados de esta tesis indican que el modelo creado en PFC3D se ajusta de buena manera a los resultados experimentales tanto para el caso convencional como los verdaderos. En el primer caso los errores porcentuales entre los datos simulados y los de laboratorio son en promedio menores al 10%, obteniendo para el caso del módulo de Young una diferencia de un 1% y para los umbrales de daño un 10%. Para el caso de los ensayos triaxiales verdaderos se tiene que la diferencia entre el esfuerzo peak de los ensayos de laboratorio y los simulados son en promedio 14%, un 3% para el caso del Módulo de Young, un 8% para los valores del inicio de la dilatancia (σcd). Si bien los datos disponibles en materia de ensayos triaxiales verdaderos son escasos, se tiene que los resultados de PFC3D siguen las tendencias esperadas. También se tiene que PFC3D se adapta de buena forma a los criterios de falla no convencionales, especialmente al criterio modificado de Lade, en donde las diferencias en los valores de la envolvente de falla son menores al 10%. Además, se ratifica que el esfuerzo principal intermedio tiene implicancias en el comportamiento de la roca, tales como la resistencia peak y los umbrales de daño, y por lo tanto en una serie de problemas del diseño minero. Sin embargo, el modelo presenta limitaciones representando el comportamiento post-peak y la razón de Poisson, las cuales no pueden ser ajustadas debido a que no se puede obtener al mismo tiempo valores razonables de estos y un comportamiento frágil. Por lo tanto es necesario comprobar el modelo con versiones futuras de PFC3D que permitan solucionar estos problemas o simplemente, utilizar otros modelos. Este estudio abre el paso al análisis de problemas en minería los cuales hasta el momento no eran abordados, ya que de poder simular el comportamiento de la roca intacta y posteriormente incluir las discontinuidades al modelo, se podrían simular problemas a escala de macizo rocoso de una forma más real.
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Guillermo, Navarro Juan José. "Simulación fluidodinámica alrededor de un perfil NACA mediante el método de volúmenes finitos." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2006. https://hdl.handle.net/20.500.12672/1259.
Full textAbstract:
Este trabajo de iniciación científica consiste en el análisis fluidodinámico sobre un perfil NACA 0012 utilizando simulación numérica, específicamente la técnica de los volúmenes finitos. Se busca con esto determinar características como campo de velocidades, presión, temperatura, etc., en diferentes condiciones.
El presente trabajo, propone la solución numérica de las ecuaciones que gobiernan un flujo de fluidos a través de una metodología similar a la metodología CVFEM (Control Volume Based Finite Element Method). Para la obtención de la solución segregada de las ecuaciones de conservación de la cantidad de movimiento y de la ecuación de conservación de masa que genera el problema de acoplamiento Presión – Velocidad. Para tratar este acoplamiento se usó el método SIMPLE.
Para obtener los volúmenes de control elementales a partir de una malla No – Estructurada se dispone del método de las mediatrices, donde los volúmenes son generados a partir de una triangulación. Estos volúmenes son denominados volúmenes o diagramas de Voronoi.
Para implementar todos los aspectos numéricos citados anteriormente se desarrollaron tres programas computacionales: THAYA-10X, es un programa que no solo me permite analizar un perfil NACA sino cualquier objeto, trabajando de esta manera como un túnel de viento virtual; PHITA-10X, es un programa desarrollado para generar mallas No - Estructuradas mediante los diagramas de Voronoi; RUPAY-10X, programa que me simula la conducción de calor en estado transitorio.
Para finalizar se llevó a cabo un exhaustivo proceso de validación de los resultados frente a valores experimentales, teóricos y numéricos.Tesis
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Soto, Rodríguez Diego Nicolás. "Modelación numérica 3D de la interacción entre flujo y partícula en medios permeables." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/141020.
Full textAbstract:
Ingeniero CivilEl presente trabajo consiste en el uso de un software de código abierto llamado YADE (Yet Another Dynamic Engine) escrito en lenguaje C++, que posee una interfaz en Python. Utilizando YADE y elementos de programación llamados objetos, se crea una serie de códigos que permiten crear paquetes de suelo con diversas características y acoplarlo a un dominio de fluido a escala de poros. El objetivo principal es la construcción de un modelo numérico que logre acoplar el efecto del flujo y de las partículas en medios granulares. Para esto se realizan modelos de prueba y de suelo sin fluido, luego se construyen modelos acoplados con flujo ascendente. Se realiza una validación para el análisis de la conductividad hidráulica, comparando los resultados de la modelación con resultados empíricos encontrados en la literatura. Luego se aumenta la cantidad de elementos en las simulaciones (de suelo y de fluidos) y la complejidad de los paquetes de esferas, pasando de modelos con un solo tamaño de granos a paquetes de esferas uniformemente distribuidos. A este set de modelos se le cambian las condiciones de confinamiento y el valor de la polidispersión y se estudia el efecto de los cambios realizados en los valores de la conductividad hidráulica. También se caracteriza cualitativamente el esqueleto de suelo para una serie de granulometrías, se analiza la distribución de la fuerza promedio entre los granos finos y los granos gruesos. Se explora en formas de construcción de paquetes de suelo, buscando la mejor forma de recrear granulometrías inestables según criterio de Kenney and Lou 1985. Finalmente se crean 4 granulometrías reales las que no se acoplan con el fluido, debido a diferencia de tamaños entre volúmenes contiguos de fluido. Se caracteriza la distribución de tensiones en función del diámetro de los granos para relacionarlo con el gradiente hidráulico crítico. Con las simulaciones realizadas se caracteriza el comportamiento de la conductividad hidráulica para un tamaño de grano seleccionado y se observa la influencia del confinamiento y de la polidispersión. Se propone una expresión para calcular la conductividad hidráulica en el rango de estudio. Se demuestra que la polidispersión provoca que la fuerza sea transportada de forma preferente por los granos gruesos. Se encuentra una relación lineal entre el módulo de la tensión y el tamaño de diámetro; la existencia de una zona de dispersión para las granulometrías inestables, en donde existen granos finos con muy poca tensión y otros muy cargados. La envolvente de la dispersión es no-lineal y se relaciona con el gradiente hidráulico critico.
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Martínez, Herrera Julio César. "Dinámica y modelado numérico de un tsunami en el terminal portuario del Callao y zonas adyacentes." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/10876.
Full textAbstract:
Publicación a texto completo no autorizada por el autorObtiene el mapa de inundación horizontal para el terminal portuario del Callao, ante un eventual tsunami producido por un sismo de magnitud 8.5 Mw, empleando el modelo numérico TUNAMI-N2, utilizado y validado mundialmente. Mediante el uso de información batimétrica y topográfica de alta resolución se realiza el modelado numérico para un tsunami que afecte al Terminal Portuario del Callao. Se pretende analizar el riesgo que este presenta ante un eventual tsunami. Así mismo, evalúa el comportamiento del tsunami a lo largo del cauce del rio Rímac. Evalúa que tan significativo es un estudio con información batimétrica y topográfica de alta resolución espacial (datos a menos de 10 m), en comparación con los estudios realizados a la fecha. Obtiene el Modelo Digital de Elevación de alta resolución a fin de ser utilizado en el modelado numérico del tsunami que afecte al Terminal Portuario del Callao. Proporciona los elementos conceptuales y metodológicos relacionados con la dinámica de las tres fases de un tsunami (generación, propagación e inundación). Realiza modificaciones en el modelo numérico TUNAMI-N2, con la finalidad de mejorar su eficiencia. Estima el potencial efecto que tendría un tsunami en la desembocadura del río Rímac. Verifica si la pendiente que presenta el río Rímac es propicia para el avance de un tsunami y hasta donde llegaría aprovechando su cauce. Obtener parámetros del tsunami como el tiempo de arribo de la primera ola, la altura de ola, las zonas inundables y la velocidad del desplazamiento en costa. Estos parámetros permitirán evaluar el comportamiento del terminal portuario del Callao ante la ocurrencia de un tsunami, así como, servir de estudio previo para posibles ampliaciones en el terminal portuario del Callao. Utiliza el modelo numérico de simulación a fin de obtener el mapa de inundación por tsunami a ser utilizado para efectos de previsión y mitigación de desastres en el terminal portuario del Callao. Analiza la situación geográfica de la isla San Lorenzo y evaluar su comportamiento como una barrera de protección natural para los distritos de La Punta y el Callao. Analiza, discutir y validar el nivel de inundación propuesto para el rio Rímac con la correspondiente al rio Camaná y tsunami de Camaná del 2001.
Tesis
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Vargas, Álvarez Danilo Fernando. "Análisis de Cables de Sección Transversal sin Daño y con Daño Simétrico y Asimétrico Sujetos a Cargas Axisimétricas Utilizando Modelos Tridimensionales de Elementos Finitos." Tesis, Universidad de Chile, 2010. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/103870.
Full textAbstract:
A pesar de que un cable es un elemento estructural diseñado esencialmente para transmitir cargas de tracción, su geometría helicoidal es tal que los componentes que lo forman no sólo desarrollan esfuerzos de tracción sino que también esfuerzos de flexión, corte, torsión, fricción y fuerzas de contacto. Ante la acción de cargas axisimétricas, la magnitud y distribución de las tensiones resultantes en los componentes de un cable determinan el comportamiento de éste, el cual puede ser expresado en términos de su elongación y rotación axial.
Este trabajo de título tiene dos objetivos principales: (1) validar y analizar las limitaciones de modelos matemáticos discretos 2D desarrollados para predecir el comportamiento de cables sometidos a cargas axisimétricas; y (2) estudiar el efecto del daño simétrico y asimétrico en la magnitud y distribución de los esfuerzos internos y en la respuesta global (rigidez, capacidad máxima y deformación de falla) del cable cuando es solicitado por cargas axisimétricas. En este estudio se entiende por daño en un cable a que elemento(s) de éste presenta(n) discontinuidad en su longitud en una o varias secciones del cable.
Para alcanzar los objetivos planteados se utiliza una modelación del cable 3D en base al método de Elementos Finitos (MEF) utilizando el programa ANSYS, datos experimentales reportados en la literatura y modelaciones 2D lineales y no lineales. El análisis se restringe a cables homogéneos formados por elementos de materiales con comportamiento lineal y no lineal cuyos diámetros varían entre 6 y 40 milímetros y que poseen distintos tipos de configuraciones geométricas de la sección transversal.
Mediante la comparación de la respuesta global de cables obtenida utilizando modelos numéricos 3D (MEF), 2D y datos experimentales y el estudio de la distribución de tensiones y deformaciones obtenida con la modelación 3D (MEF), se concluye que los modelos 2D predicen de forma adecuada la curva de capacidad de un cable sometido a cargas axisimétricas, considerando secciones transversales sin daño y con daño distribuido simétricamente. De esta forma se validan las hipótesis sobre las cuales los modelos 2D están sustentados.
El estudio del impacto del daño y su distribución (simétrica y asimétrica) en la respuesta global y distribución de tensiones y deformaciones de un cable se realiza mediante la comparación de datos experimentales con los resultados obtenidos con la modelación 3D (MEF) de cables dañados y sin daño. Se concluye que el efecto del daño en un cable depende de la cantidad de elementos dañados y de si la distribución del daño es simétrica o asimétrica. Una distribución asimétrica de daño tiene un mayor impacto que una simétrica en la reducción de la capacidad axial y de la deformación axial máxima del cable y en la distribución de tensiones y deformaciones internas en la sección transversal. Se observó que para una misma cantidad de elementos dañados en una sección, para una distribución de daño simétrica, la capacidad axial se reduce en la misma proporción de área dañada, mientras que para una distribución asimétrica esta reducción puede alcanzar un 5%. La deformación axial máxima para una distribución de daño simétrica sufre una reducción menor al 1% con respecto al caso sin daño y para una distribución asimétrica esta reducción puede superar el 30% dependiendo de la configuración geométrica del cable. Las tensiones y deformaciones internas en una sección transversal con distribución de daño simétrica experimentan una variación de 5% entre valores extremos con respecto al valor promedio de la sección, mientras que para una distribución de daño asimétrica, esta variación puede superar el 50%.
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Tapia, Cárdenas Fernando Andrés. "Simulación numérica por el método de elementos finitos del transiente hidráulico en sistemas de transporte de fluidos monofásicos a largas distancias." Tesis, Universidad de Chile, 2018. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/159297.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoEl fenómeno de transientes hidráulicos en sistemas de transporte de fluidos por cañerías es un aspecto que debe ser analizado en detalle por las empresas de ingeniería especializadas del área. A lo largo de las historia moderna se han registrado desastres a las instalaciones, las personas y las comunidades cercanas a estas conducciones como consecuencia de un diseño inapropiado. El presente estudio desarrolla una herramienta computacional (algoritmo) que predice la variación de presión y velocidad del fluido al interior de las cañerías en un sistema de transporte de fluidos monofásicos a larga distancia durante un evento transiente. En la actualidad existen distintos modelos que permiten predecir el coeficiente de fricción existente entre el fluido y la pared interna de la cañería, los cuales junto a las ecuaciones de conservación de masa y de movimiento, permiten calcular los valores de presión y velocidad del fluido en cualquier punto del sistema (componente espacial), y para cualquier instante de tiempo (componente temporal) luego de que el evento transiente, o golpe de ariete, se ha generado en el sistema. Sin embargo, estos modelos se han determinado analíticamente, o bien, realizando experimentaciones en sistemas de transporte de fluido de algunos cientos metros de largo, mientras que sistemas reales, como por ejemplo de transporte de agua de mar, alcanzan varios kilómetros de distancia, por lo que realizar una validación de los modelos del coeficiente de fricción existente entre el fluido y la pared interna de la cañería cobra gran importancia, ya que permite realizar un buen diseño de estas instalaciones en etapas tempranas de un proyecto de ingeniería. Para lo anterior, se desarrolló un algoritmo que resuelve las ecuaciones que gobiernan el fenómeno del golpe de ariete, utilizando el método de elementos finitos, y programando en el lenguaje de MATLAB. Se utilizó un escenario ficticio, el que está compuesto por un estanque con nivel constante del pelo de agua, conectado a una cañería de 5000[m] de longitud, y en el otro extremo una válvula de bola que cierra rápidamente. Este escenario corresponde a una extrapolación de los existentes en la literatura. Se concluye con este estudio que el modelo estacionario de perdida de energía por fricción es un buen estimador. Los resultados de presión obtenidos, si bien son conservadores en comparación con los modelos cuasi-estacionario y no-estacionario, son bastante precisos para utilizarlos en el diseño de sistemas de transporte de fluidos. Además, se observó que el modelo no-estacionario estima que se pierde más energía por roce entre el fluido y la pared de la cañería, que los otros dos modelos.
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Vásquez, Ponce Martín Javier. "Estudio de los efectos de la dilatación térmica en tuberías mediante simulación numérica." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/6159.
Full textAbstract:
Esta tesis establece un procedimiento de análisis de las tensiones generadas por la
dilatación térmica en tres arreglos de tuberías: una tubería simple enterrada, una tubería
con un cambio de dirección de 90° y una tubería enterrada con un cambio de dirección de
90°.
Para darle solución a cada uno de los casos se analizan los esfuerzos térmicos por dos
vías diferentes: la simulación numérica mediante el programa ANSYS y por teorías de
resistencia de materiales. El planteamiento de estos dos métodos da la ventaja de
corroborar los valores obtenidos verificando que sean similares entre sí y a la vez analizar
los comportamientos complejos de ciertos parámetros en la tubería.
Para plantear el análisis por resistencia de materiales se explica los siguientes conceptos:
dilatación térmica, esfuerzo térmico, longitud virtual entre apoyos, modelo analítico del
terreno, flexión en vigas, vigas sobre fundación elástica y teorías de falla. Junto con los
conocimientos anteriores es posible, para cada caso, simplificar el modelo teórico y así
obtener valores de tensión crítica por medio del procedimiento realizado con los
conceptos estudiados.
Luego se plantea el estudio por simulación numérica usando modelos lineales para las
tuberías y de resortes para el terreno. Se confirma la validez de la simulación como
método de análisis al contratar valores con el planteamiento teórico y obtener porcentajes
de similitud del grado del 83 – 98 %.
Además es posible analizar con mayor profundidad cada caso ya que la simulación da las
herramientas suficientes para ver el comportamiento de la dilatación y fuerza a lo largo de
la tubería y obtener los esfuerzos máximos (que varían de 35 a 166 MPa según el arreglo
de tubería) para realizar un análisis de fallas.Tesis
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Ströher, Gylles Ricardo. "Avaliação de modelos de turbulência para simulação de jato circular livre." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2008. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=740.
Full textAbstract:
O jato livre ocorre quando um fluido é expandido por meio de um bocal ou orifício para um meio no qual o escoamento não é diretamente afetado por um contorno fixo. Este tipo de escoamento possui uma considerável importância para aplicações industriais, automotivas e aeroespaciais sendo ainda que a melhor compreensão deste tipo de escoamento contribui para otimização de processos e provê análises importantes para o entendimento de fenômenos mais complexos tais como os escoamentos bifásicos e reativos. Desta forma, se faz cada vez mais necessária à realização de análises detalhadas sobre a abordagem de modelagem da turbulência, verificação de hipóteses assumidas para regiões do jato e avaliação de parâmetros que influenciam o escoamento cisalhante livre. Neste trabalho, o problema do jato livre circular axissimétrico foi analisado numericamente. As equações da conservação de massa, quantidade de movimento, energia e da turbulência foram discretizadas aplicando o método de volume finitos. Três diferentes modelos de turbulência, o k- padrão, k- realizável e o v2-f, disponíveis no programa Fluent foram avaliados para jatos livres turbulentos incompressíveis, subsônico e supersônico. Resultados numéricos para cada caso simulado foram comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Adicionalmente hipóteses feitas pela teoria da auto-similaridade na região denominada desenvolvida foram avaliadas. Entre os resultados obtidos se destacam que os modelos testados devem ser utilizados criteriosamente para uma determinada condição de escoamento, o esquema de discretização de segunda ordem apresenta-se como o mais indicado para condições supersônicas, enquanto para o escoamento incompressível e subsônico os esquemas de primeira e segunda ordem fornecem soluções semelhantes. Os parâmetros da região desenvolvida variam com a condição de origem do jato e não somente com a quantidade de momento na saída do jato, como supunha a teoria clássica da similaridade.
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Carrillo, Giuliano Adrian. "Análisis de incertezas en el cómputo de flujos turbulentos empleando Open FOAM®." Bachelor's thesis, Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 2018. http://hdl.handle.net/11086/11356.
Full textAbstract:
Proyecto Integrador (IM)--FCEFyN-UNC, 2018Proyecto Integrador (IM)--FCEFyN-UNC, 2018 Trata del análisis de incertezas que es aplicado al caso Backward Facing step, hace referencia a un flujo de fluido incomprensible que circula por un canal rectangular, el cual posee un escalón, a partir del cual la sección por donde circula el fluido se ensancha abruptamente, produciéndose un flujo recirculante debido al desprendimiento de la capa límite, producido por el gradiente adverso de presión
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Videla, Marió Javier Andrés. "Fracture modelling directly from computer-aided design (CAD) by the extended isogeometric finite element method (X-IGA FEM) with trimmed nurbs." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/146434.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoTanto los software de Diseño Asistido por Computadora (CAD) como las herramientas de análisis por medio del Método de Elementos Finitos (FEM) han tenido un enorme impacto en la actividad ingenieril en las últimas décadas. Aun así, tienen la desventaja de que las geometrías CAD no son directamente compatibles con las geometrías utilizas en FEM, lo cual resulta en la necesidad de re-mallar la geometría varias veces durante un ciclo de soluciones FEM. Para solucionar esto, IGA ha sido propuesto como una metodología capaz de generar un vínculo directo entre el diseño mediante CAD y el análisis FEM. La principal idea dentro de IGA es sustituir las funciones de forma utilizadas en FEM por las funciones de base que utiliza el software CAD, conocidas como NURBS. Por otro lado, los problemas de mecánica de fractura presentan dificultades extras para los métodos numéricos debido a las irregularidades que presenta la geometría de la grieta y el campo de esfuerzos singular que se origina alrededor de la punta de la grieta. Para solucionar esto, una nueva generación de métodos numéricos ha sido desarrollada, la cual incluye el renombrado XFEM. La misma idea del XFEM ha sido formulada dentro del contexto de IGA, conocido como Análisis Isogeométrico Extendido (XIGA) y ha sido aplicado exitosamente en grietas rectas y curvas en problemas de elasticidad 2-D. Sin embargo, los trabajos publicados en este tema se han limitado a problemas simples. El objetivo de este trabajo es aplicar el XIGA en problemas de mecánica de fractura con grietas en geometrías complejas dadas por curvas CAD. El trabajo consiste en implementar la metodología de enriquecimiento del XFEM dentro de un código IGA para solucionar problemas de mecánica de fractura 2D. La primera simulación consiste en el problema de una placa infinita con una grieta recta. Esta es resuelta utilizando enriquecimiento Heaviside y Heaviside con punta de grieta. La segunda simulación consiste en emplear NURBS cuadráticos y cúbicos para resolver el problema de un agujero circular con una grieta. En ambas simulaciones se calculan las normas de error $L^{2}$, $H^{1}$ y energética, y el factor de intensidad de esfuerzos (SIF) $K_{I}$ para evaluar los resultados. Ambos problemas exhiben convergencia sub-óptima al momento de refinar la malla y el $K_{I}$ está en concordancia con la solución analítica. ---- Both the CAD software and FEM software have a huge impact on engineering nowadays. Even though both are powerful tools for design and analysis, the main drawback is that CAD geometries and Finite Element models do not completely match, which results in the necessity to re-parametrize the geometry many times during the solution cycle in FEM. Isogeometric Analysis (IGA) was proposed to fulfill this gap and create the direct link between the CAD design and FEM analysis. The main idea of IGA is to substitute the shape functions used in FEM by the shape functions used in the CAD software. Nevertheless, fracture mechanics problems present difficulty for any numerical method due to the irregularity in the crack domain and the singularity of the stress field in the vicinity of the crack tip. To overcome this difficulty, a new generation of numerical methods has been developed, which includes the so-called Extended Finite Element Method (XFEM). The same idea was implemented within the IGA (XIGA) and applied successfully for straight and curved cracks in two-dimensional elasticity. However, the published work is limited to simple crack configurations. The objective of this work is to investigate the applicability and efficiency of the XIGA for cracks of complex geometries given by CAD curves. The work consists in implementing the enrichment method of the XFEM into the in-house IGA code and in verifying the approach on a number of benchmark problems. Heaviside and Heaviside $+$ crack tip enrichment has been implemented for a benchmark problem of an edge crack and the results are shown to be in excellent agreement with the analytic solution. The comparison of the results is done in $L^{2}$, $H^{1}$ and Energy norm of the error, which exhibit the sub-optimal convergence rates, when the mesh size tends to zero. Quadratic and Cubic NURBS were employed to solve the benchmark problem of an edge crack in a circular hole and the results are shown to be in agreement with the analytic solution, despite the complicity of the geometry. The stress intensity factor (SIF) $K_{I}$ is computed and in both benchmark problems it is in agreement with their theoretical value.
Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto FONDECYT 11130259
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Castro, Álvarez Cristian Felipe. "Modelamiento numérico de la dilución por sobre excavación en minería subterránea explotada por sublevel stoping." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/133484.
Full textAbstract:
Magíster en MineríaIngeniero Civil de Minas
En la actualidad, las herramientas utilizadas para el diseño de caserones en minería subterránea por Sublevel Stoping (SLS) que han ganado mayor aceptación son las de carácter empírico. Estas herramientas permiten incorporar implícitamente las condiciones de sitio, pero a su vez su uso está restringido por la extensión de la base de datos utilizada para su construcción. El objetivo de esta tesis es calibrar y verificar un criterio capaz de representar la cantidad de sobre excavación de paredes en el modelamiento numérico de caserones abiertos. Este trabajo se encuentra dentro del proyecto INNOVA CHILE-CORFO 11DL2-10630 cuyo objetivo es desarrollar herramientas de diseño para minería subterránea selectiva en Chile. La metodología se dividió en dos etapas: procesamiento de casos históricos y modelamiento numérico en FLAC3D. En la primera etapa, se recolecta y unifica una base de datos con 582 casos históricos de SLS procedentes de Canadá y Australia. Esto permitió desarrollar un modelo empírico actualizado para la estimación de sobre excavación de paredes. El nuevo modelo presenta una mejor correlación estadística y un mejor desempeño en la clasificación de los casos históricos que los modelos disponibles actualmente en la literatura. En la segunda etapa se realiza modelamiento numérico de la información determinada de la base de datos. Se concluye que los criterios tradicionalmente utilizados en la literatura para estimar sobre excavación en el modelamiento numérico presentan un mal desempeño. Ningún criterio logra representar la sobre excavación hallada con el modelo empírico actualizado. El bajo desempeño se explica dado que los criterios que incorporan la calidad de macizo rocoso, lo hacen a través de la resistencia a la tracción que subestima la sobre excavación percibida. La discretización del nuevo modelo permitió modelar 408 casos cuya información determinó un nuevo criterio. Basado en la magnitud del esfuerzo principal menor (σ3 [MPa]), se define como combinación lineal en base logarítmica del radio hidráulico de la pared (HR [m]) y de la calidad de macizo rocoso de Barton (Q ). El criterio prueba tener buena correlación con los datos empíricos, sin embargo subestima la sobre excavación según la validación. Tanto el modelo empírico como el criterio para el modelamiento numérico pueden ser utilizados como herramientas de apoyo al diseño conceptual de caserones abiertos sin ingreso de personal. Dado que ambos fueron calibrados con información de Canadá y Australia, exhiben propensión hacia sus propias condiciones de sitio que difieren de las Chilenas. Lo anterior abre la posibilidad a replicar la metodología presentada, y recalibrar los modelos en la medida que se disponga de una base de datos nacional.
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Martínez, Villarroel Jorge Osvaldo. "Modelación del comportamiento estático de un rajo minero usando software de elementos finitos Abaqus. Análisis de resultados y estudio geomecánico de éstos." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/137486.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoLa siguiente memoria fue propuesta por la empresa Derk Ltda. y trata de la modelación numérica del comportamiento mecánico de un rajo minero usando el software comercial de elementos finitos Abaqus. La simulación requiere la elaboración de un modelo de la geometría de la mina y la aplicación de las teorías que gobiernan los comportamientos geomecánicos de ésta. El objetivo principal es entregar resultados precisos respecto al campo de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos que se generan dentro del rajo y en sus alrededores inmediatos. Estos resultados deberán ser lo suficientemente representativos, como para servir de pauta en una posible toma de decisiones que tendrá como principal misión asegurar la seguridad de los individuos, equipos y producción. Se pretende crear un método que agilice la creación de este tipo de modelos, ya que en la actualidad esta tarea toma tiempos que son inaceptables con los ritmos que lleva la industria minera. Para lograr lo anteriormente descrito, se recopiló información respecto a la teoría geomecánica y del método de los elementos finitos. También fue necesario hacer uso del lenguaje computacional Python para desarrollar herramientas que ayudaron en el proceso de mallado. La memoria consta de 7 capítulos en los cuales se ahonda tanto en teoría como también en técnicas de creación de modelos. En la parte final se muestran y se analizan los resultados obtenidos en un rajo seleccionado por la compañía del cual se tiene la información suficiente como para simular distintas etapas de su excavación.
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González, Fuentes Sebastián Ignacio. "Análisis del comportamiento de túneles excavados en roca ante cargas sísmicas mediante modelamiento numérico." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/141112.
Full textAbstract:
GeólogoEl presente trabajo de título tiene por objetivo analizar el comportamiento de la estructura de sostenimiento en túneles construidos en macizos rocosos de distintas calidades de roca afectadas por cargas sísmicas. Para lograr este fin, se crean modelos numéricos en 3D en el software FLAC3D de Itasca S.A., elaborados según una secuencia de modelamiento, la que representa la etapa estática, y afectados por la aplicación de un registro sísmico, la cual corresponde a la etapa dinámica. Se escoge este software y este tipo de modelos en 3 dimensiones, en vez de los métodos cinemáticos tradicionalmente utilizados en 2 dimensiones, ya que permiten obtener un historial de resultados durante cada etapa resolutiva en cualquier punto de control del modelo, en vez de solo una sección de la estructura en un momento determinado. Los análisis se realizan para tres distintas calidades de roca, en las que principalmente varía su GSI, factor D de perturbación, Módulo de elasticidad E y los parámetros geotécnicos necesarios según el criterio generalizado de Hoek & Brown. El registro sísmico utilizado en la etapa dinámica es el medido en roca en la estación sísmica del Centro Sismológico Nacional de la Universidad de Chile, ubicado en el cerro Santa Lucía, el 27 de Febrero del 2010. Se analizan principalmente las deformaciones y los esfuerzos axiales, de corte y momento longitudinales y perpendiculares al eje de los túneles en la estructura de soporte, los cuales se estudian en cada etapa de la secuencia de modelamiento y durante el tiempo que se aplica el registro sísmico. Se concluye, que el efecto dinámico sí debe ser considerado, dependiendo de la calidad de la roca y la profundidad de emplazamiento del túnel. Como comportamiento general en los modelos elaborados, el efecto dinámico afecta en mayor medida a las rocas de calidad mala y en menor medida a las rocas de calidad buena. Además, el efecto dinámico disminuye en la medida que el punto de control en la estructura de sostenimiento se encuentra a mayor profundidad.
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Hurtado, Molina Eladio Enrique. "Modelación del Micromovimiento en Implantes Dentales Sometidos a Carga Inmediata por el Método de Elementos Finitos." Tesis, Universidad de Chile, 2011. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/104028.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoEl objetivo general del presente trabajo de título es desarrollar un modelo tridimensional del comportamiento mecánico de implantes dentales sometidos a carga inmediata en el maxilar superior por medio del método de elementos finitos. En las simulaciones se utilizaron diferentes modelos para el hueso y distintas geometrías y materiales para la estructura que une los implantes. Se simuló el proceso de masticación aplicando cargas estáticas sobre la estructura en diferentes posiciones que representan el uso de las distintas piezas dentales en el proceso. En la primera parte del informe se recopilaron todos los antecedentes necesarios para poder plantear el problema de forma correcta, partiendo por los antecedentes odontológicos, los que incluyen información del maxilar superior, de los implantes, del proceso de masticación, del protocolo de carga inmediata y los factores que influyen para obtener una cirugía exitosa. Se explicó el fenómeno físico que hay tras del proceso de reconstrucción de imagen a partir de las tomografías computacionales, técnica que fue utilizada para obtener la geometría del maxilar superior. También se plantearon los modelos matemáticos y numéricos que están involucrados en las simulaciones. Luego se continuó con la modelación en elementos finitos, en donde se detalló la generación de geometrías y mallas, las condiciones de borde y cargas aplicadas, las propiedades de los materiales utilizados y la definición de las zonas de contacto. Como resultado se determinaron los micromovimientos en los implantes, además de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en todos los cuerpos que componen el sistema modelado. Al analizar los resultados se logró encontrar relaciones entre la forma en que varían los valores de micromovimiento obtenidos y los diferentes factores que se variaron en el modelo, tales como geometría y material de la estructura, posición de las fuerzas y modelo para el material del maxilar. Finalmente se concluyó que es posible la simulación del proceso de masticación con cargas estáticas y que es necesario considerar modelos más complejos de material, debido a que se observan cambios importantes en los valores de micromovimiento entre un modelo y otro, en particular al incluir hueso trabecular (modelos heterogéneos). Para modelos homogéneos se obtuvieron micromovimientos entre los 5 y 10 [µm] y para los modelos heterogéneos, los valores obtenidos variaron entre los 20 y 30 [µm]. Con respecto a la influencia de la geometría y de los materiales de la estructura en el micromovimiento, a pesar de que se encontraron relaciones entre los parámetros estudiados, es difícil recomendar una geometría con los datos obtenidos dado que es necesario estudiar más variables involucradas en el problema.
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Ackermann, Zambrano Jean Pierre. "Estudio del efecto del fluido sobre las frecuencias naturales y modos de vibración de agitador 4PBT45 mediante simulación numérica." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/6001.
Full textAbstract:
En el presente trabajo, se estudian los efectos de diferentes fenómenos físicos sobre las
frecuencias naturales de un agitador 4PBT45 (modificado en estudios preliminares para
obtener un bajo consumo de potencia y alto grado de mezcla) utilizando la herramienta de
simulación computacional ANSYS Mechanical, a partir de escenarios simplificados en
diferentes condiciones de operación. El proyecto comienza con el análisis de los álabes
aislados, para luego estudiar el comportamiento del impulsor por separado y verificar qué
sucede con los modos de vibración. Se realiza la simplificación del impulsor a un rotor
axisimétrico, con la misma masa y momento de inercia polar, para comparar los efectos
en contraste con el agitador original, a través de escenarios estáticos y dinámicos en
vacío de cada uno de los modelos. Además, se realiza el modelamiento numérico del
agitador estático sumergido y se prueban diferentes propiedades de fluidos.
Prácticamente, las variables que se monitorean son: cómo gobiernan las frecuencias
locales de los álabes sobre el impulsor, en base al factor de participación de masa; cuáles
modos de vibración se ven afectados por la rotación en vacío y cuánto varían las
frecuencias debido a dicho fenómeno y por qué; cuán factible es reemplazar el impulsor
por un disco y en qué casos da buenos resultados; y cuánto repercute el efecto del fluido
envolvente sobre las frecuencias naturales en el sistema estático y cómo se comportan
para diferentes tipos de fluidos. En general, se determina que las frecuencias naturales
varían en diferentes cantidades dependiendo del fenómeno estudiado. Algunas
frecuencias tienden a disminuir o a aumentar en diferentes grados conforme se
incrementan las revoluciones, mientras que otras se mantienen constantes. También, se
determina que casi todas las frecuencias disminuyen entre 0.5% y 20% por el efecto del
fluido dependiendo principalmente de la densidad del mismo y del modo de vibrar. Por
otro lado, se encuentra una expresión analítica que permite calcular la frecuencia natural
bajo el efecto de un fluido B, conociendo la frecuencia dentro de un fluido A, a partir de la
relación de sus densidades, bajo ciertas hipótesis y condiciones. Además, se consigue
una variación entre 1% y 6% entre las frecuencias obtenidas mediante simulación
numérica y las calculadas analíticamente, reduciendo el sistema a un grado de libertad,
para los modos más importantes. Por último, se conocen los alcances de la herramienta
computacional en este tipo de simulaciones y sus limitaciones para desarrollar escenarios
más complejos.Tesis
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Jesus, Antonio Batista de. "Large Eddy and RANS simulations of flows with adverse pressure gradients." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2015. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3310.
Full textAbstract:
Large Eddy Simulations (LES) are performed to study flows with adverse pressure gradients (APG) produced by different two-dimensional bumps profiles installed on the bottom wall of a flat channel with parallel plates. An initial study considers a bump profile for which previous direct numerical simulation (DNS) results are available at the Reynolds number Re? = 617, based on the channel inlet friction velocity. The results obtained showed that LES is an adequate methodology for that type of simulation, being capable of reproducing accurately DNS results in terms of mean flow variables, Reynolds stresses profiles and turbulent stresses balances, with refinement levels much coarser than those from DNS. Particularly, LES results reproduce the steep increase in wall friction coefficients and strong peaks in Reynolds stresses in the adverse pressure gradient regions of both bottom and top walls of the channel which are observed in DNS results and linked to instability modes of the near wall streaks. LES is used to study the same bump profile at higher Reynolds numbers, Re? = 950 and Re? = 2000, and the results obtained are very similar to those at Re? = 617, including the steep increase in wall friction coefficients and strong peaks in Reynolds stresses at the APG region for both attached and mildly separated flows. Additional bump profiles are generated by modifying the rear portion of the initial bump configuration, which is elongated in order to produce a longer adverse pressure gradient (APG) region and promote smoother curvature changes as compared to the original profile. As in previous cases, a steep increment in Reynolds stresses values is observed at the APG region along with an augmentation of skin friction values. LES results indicate that the near wall streaks instability observed in previous DNS is characteristic of adverse pressure gradient regions located downstream of an initial favorable pressure gradient (FPG). All configurations studied with LES are also analyzed by Reynolds-average Navier-Stokes(RANS) computations with various turbulence closures. In all cases analyzed with LES it is observed that in the initial FPG region the streamwise component of the Reynolds stresses is increased while the other turbulent stresses are strongly reduced which creates a pattern analogous to the pre-transitional stages of a laminar boundary layer, which becomes unstable in the APG region. This strong non-equilibrium conditions present a great challenge for RANS models which is approximately captured by models sensitized for laminar-turbulent transition prediction.
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Gisch, Debora Lidia. "Uma equação constituinte para a dispersão não-linear de poluentes na camada limite atmosférica turbulenta : fechamento fickiano modificado e a presença de fase." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2014. http://hdl.handle.net/10183/131016.
Full textAbstract:
O fenômeno da dispersão de poluentes precisa ser compreendido e analisado pro- fundamente para que estudos de impactos ambientais possam ser realizados para projetar e prever situações. Então, obter um modelo analítico de dispersão de poluente realista torna- se interessante, pois permite avaliar com maior precisão o impacto ambiental da liberação de poluentes na atmosfera, além de abrir novos horizontes para a pesquisa. A Camada Limite Planetária (CLP) é o domínio de interesse da grande maioria dos modelos, já que nela os fenômenos turbulentos estão presentes. Uma característica destes fenômenos são os vórtices e turbilhões chamados de Estruturas Coerentes (ECs) e que são dominados por uma fase. O modelo analítico mais estudado é o que tem por base a equação advecção-difusão onde diversas simplificações como médias de Reynolds e o fechamento Fickiano são aplicados. Essas simplificações tornam o modelo determinístico e linear, mesmo o fenômeno sendo estocástico e não linear. Para resgatar algumas características do fenômeno turbulento neste trabalho sugeriu-se a inclusão de uma fase na equação advecção-difusão, através de um coeficiente difusivo complexo. Isso porque estruturas coerentes são características turbulentas dominadas pela fase. Comparou-se aqui os modelos com coeficiente difusivo real e complexo para as mesmas condições podendo assim observar qualitativamente a inclusão da fase no modelo que reproduz uma característica do escoamento turbulento, apresentando um comportamento mais realista. Apesar de não podemos garantir que esta é a maneira mais acertada de incluir a fase na equação advecção-difusão, com certeza ela nos trás um grande benefício que é a garantia de sempre ter soluções semi-positivas definidas, compatíveis com distribuições, para a representação da concentração.The phenomenon of dispersion of pollutants needs to be analyzed and deeply un- derstood so that environmental impact studies can be performed to design and predict situations. Then, to obtain an analytical model of realistic pollutant dispersion becomes interesting because it allows to accurately assess the environmental impact of the release of pollutants into the atmosphere and to open new horizons for research. The planetary bound- ary layer (PBL) is the domain of interest of the majority of models, since this is domain where turbulent phenomena are present. A feature of these phenomena are the vortexes and eddies that are Coherent Structures (CSs) and are dominated by a phase. The most studied analytical model is based on the advection-diffusion equation where several simpli cations such as Reynolds averages and Fickian closure are applied. These simpli cations render the model deterministic and linear, although the phenomenon is stochastic and nonlinear. To recover some characteristics of turbulent phenomena in this work a phase was included in the advection-diffusion equation by a complex diffusion coefficient. This is because coherents structures are turbulent characteristics and dominated by phase. We compared the models with real and complex diffusion coefficient for the same conditions, thus being able to observe qualitatively the inclusion of phase in the model that reproduces a characteristic of turbulent ow, presenting a more realistic behavior. Although we can not guarantee that this is the adequate way to include the phase in the advection-diffusion equation, it certainly brings us bene t that is the guarantee to always have at least semi-positive solutions, compatible with distributions that represent the concentration.
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Hernández, Iraira Antonio Alejandro. "Mecanismo de acuñamiento inducido térmicamente estudio experimental." Tesis, Universidad de Chile, 2014. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/116882.
Full textAbstract:
Ingeniero CivilEl presente trabajo estudia experimentalmente el mecanismo de acuñamiento inducido térmicamente descrito por Pastén (2013), el que explica la acumulación de desplazamientos en taludes de roca sometidos a cambios cíclicos de temperatura superficial. El objetivo del trabajo es validar experimentalmente el mecanismo de acuñamiento y determinar las condiciones geométricas y patrones de difusión térmica que lo exacerban. El modelo experimental contempla el uso de un modelo físico que consiste en un sistema bloque-cuña de acrílico que reacciona en un marco rígido de aluminio montado dentro de un contenedor térmicamente aislado con un sistema interno de control de temperaturas. El diseño experimental del sistema contempla la elección de los materiales constituyentes, el dimensionamiento de las piezas de acrílico, la elección de los sensores de desplazamiento y temperatura, el estudio de la estabilidad del bloque frente al deslizamiento y volcamiento, y el análisis térmico. Las variables experimentales que considera este trabajo son el ángulo de inclinación de la base y la amplitud de temperaturas y el periodo del ciclo térmico. Los resultados obtenidos del modelo experimental confirman la directa proporcionalidad entre el periodo cíclico y la amplitud de temperatura al interior del acrílico. Además, se determina que los desplazamientos plásticos por ciclo del sistema son proporcionales a la amplitud de temperatura al interior del acrílico. Finalmente, se obtiene que el sistema acumula desplazamientos en la etapa cíclica y en la de enfriamiento final.
Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto Fondecyt de Iniciación N° 11130363
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Cruz, Zamora Cristóbal Fernando. "Desarrollo e Implementación de un Modelo de Optimización para la Planificación Estratégica de Overhauls en Estaciones de Bombeo." Tesis, Universidad de Chile, 2009. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/103609.
Full textAbstract:
El estudio tiene como objetivo planificar el reacondicionamiento de una red de bombas,
considerando los costos de operación y mantenimiento sobre un intervalo de tiempo
estratégico y bajo una restricción presupuestaria. El modelo matemático usado incluye un
decaimiento de la eficiencia con respecto del tiempo de uso y minimiza los costos de energía
y overhaul de acuerdo con los límites de presupuesto.
Se considera el desarrollo de estudios de caso numéricos y experimentales. En ambos
se incluye también la implementación en línea del modelo de optimización, resuelto bajo
lenguaje de programación GAMS e inserto en la plataforma web PAM++.
El tema corresponde al estudio de caso de un artículo del profesor Rodrigo Pascual
titulado “An integrated model for optimizing strategic overhaul planning of distributed pump
stations”, actualmente en desarrollo con fecha abril de 2009. Se desarolla, además, un
estudio de caso con datos reales con la empresa de agua potable Essbio S.A. Los
resultados muestran que, para un total de aproximadamente 90 bombas sumergibles,
en la mayoría se observa un deterioro en el rendimiento global. Una vez calculados los
decaimientos se obtienen los instantes óptimos de overhaul para cada una de las bombas.
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Cárcamo, Bernt Cristóbal Andrés. "Impacto de la geometría de la cavidad en el hundimiento de la columna." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/137976.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil de MinasExisten en la actualidad diversos estudios empíricos que definen los anchos basales mínimos para inducir el hundimiento de la columna según la calidad del macizo rocoso. Sin embargo, muchos de ellos han perdido validez debido a que se realizaron para bajas alturas, bajo régimen de esfuerzos y mala calidad de roca en comparación a los escenarios en los que se encuentra la minería de hoy, siendo la minería por hundimiento la que se posiciona como el método por excelencia para la extracción de yacimientos cada vez más resistentes, más masivos y de menores leyes. En este nuevo escenario, una de las principales necesidades productivas es la necesidad de hundir mayores alturas de columna, objetivo cada vez más complejo de lograr debido a los mayores confinamientos y calidades de roca de los yacimientos modernos. Para entender mejor esta problemática se usa el modelamiento numérico, herramienta computacional que mejora año a año y ayuda a entender fenómenos geomecánicos sin la necesidad de ensayos reales. En particular, el software Abaqus muestra ser una gran herramienta computacional para modelar casos conceptuales y reales de la minería actual. Utilizando estas dos herramientas (empíricas y numéricas), es que se construyen modelos numéricos conceptuales con el fin de entender el impacto que provoca la geometría de la cavidad: el concepto de radio hidráulico basal y la geometría del cave-back, en el régimen de esfuerzos y la altura de columna máxima posible a hundir. La metodología consiste, para determinados radios hidráulicos, geometrías del cave-back y calidades de roca (MRMR), en construir modelos para diferentes razones de ancho y altura de la cavidad con el fin de entender el comportamiento de los esfuerzos principales y las condiciones de hundimiento para cada caso y luego definir las alturas máximas alcanzadas para los distintos escenarios. El mejor criterio encontrado para establecer estas condiciones fue el de la razón de los esfuerzos principales S1/S3 en función de la razón de altura y ancho h/B de la cavidad. Los resultados muestran, como se esperaba, que a mayores radios hidráulicos y menores valores de MRMR las alturas de columna alcanzadas serán mayores. Sumado a esto, se observa que una geometría más plana de la zona del cave-back provoca una disminución de la magnitud de los esfuerzos principales, en particular del esfuerzo principal menor S3 registrando mayores alturas de columna. Es por esto que, para una cavidad de RH y calidad del macizo fija, un cambio en la geometría del cave-back (y valores de los esfuerzos principales en su superficie para tal condición) provocará un aumento importante en las alturas de roca alcanzadas y por ende una mejora en la producción.
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Pérez, Ramírez Javier Alejandro. "Simulación Fluidodinámica de Tratamiento Endovascular en Modelos de Aneurismas Cerebrales Reales." Tesis, Universidad de Chile, 2009. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/103551.
Full textAbstract:
A través de la simulación numérica de la mecánica de aneurismas cerebrales, el profesor Dr.
Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile,
en el marco del segundo año de desarrollo del proyecto Fondecyt 'FLOW DYNAMICS AND
ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS', está
desarrollando una metodología de apoyo a las decisiones médicas, donde las simulaciones
computacionales puedan brindar un grado mayor de certidumbre en el diagnóstico y
evaluación de este tipo de patologías.
Producto de este trabajo, se cuenta con una metodología consolidada para la
reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales y para la realización de
simulaciones de mecánica de fluidos computacional (CFD) y con interacción fluido -
estructura (FSI), para el estudio de aneurismas cerebrales sin tratamiento.
Por otro lado, el efecto del tratamiento de un aneurisma, desde el punto de vista
mecánico, es un punto aún no abordado. A grandes rasgos existen dos tipos de tratamientos
de aneurismas: la cirugía convencional, y el tratamiento endovascular. Éste último busca
modificar la circulación de sangre en el aneurisma para evitar su ruptura. En esta memoria
de título se modeló y simuló un modelo de tratamiento endovascular tipo stent, que
consiste en introducir una malla trenzada de metal flexible dentro de la arteria portadora del
aneurisma, y se realizó una comparación de los resultados obtenidos de la simulación con el
modelo de stent con los obtenidos previo al tratamiento, en el contexto de las simulaciones
CFD.
Se observó que el stent no tiene efectos importantes aguas arriba y aguas abajo del
aneurisma, pero sí tiene efectos significativos en la zona del aneurisma. Los esfuerzos
de corte en la pared del aneurisma disminuyen con la inserción del stent, llegando a
disminuciones cercanas al 80% en el fondo del aneurisma. La velocidad de entrada al
aneurisma también disminuye, lo cual provoca que el caudal de entrada siga la misma
tendencia, obteniéndose reducciones del 38%. También se redujo la velocidad en el plano
transversal paralelo al sentido del flujo en la arteria. Finalmente, debido a la utilización de un
modelo de fluido no newtoniano, se notó un aumento de la viscosidad efectiva en el interior
del aneurisma, en un plano transversal, paralelo al sentido del flujo sanguíneo en la arteria.
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Souza, Selene Maria de Arruda Guelli Ulson de. "Um esquema numerico utilizando variáveis co-localizadas com função de interpolação completa para a solução de problemas de escoamento de fluidos." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 1992. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/157744.
Full textAbstract:
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro TecnologicoMade available in DSpace on 2016-01-08T17:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 85115.pdf: 3137481 bytes, checksum: e34e5caf7963457d9aab0f10d7ec5f59 (MD5) Previous issue date: 1992
A disponibilidade, cada vez mais fácil, de computadores de grande porte tem motivado engenheiros e cientistas ao uso de técnicas numéricas para a solução de problemas cada vez mais complexos. Assim, em todas as áreas da física e da engenharia, observa-se, atualmente, um impressionante número de aplicações de modelos numéricos. Esta demanda tem impulsionado significamente o desenvolvimento destes modelos e, principalmente, tem incentivado a realização de pesquisas no sentido de remover dificuldades importantes que estes modelos apresentam. Podemos destacar duas delas, que praticamente respondem pela qualidade do método numérico: a grande memória computacional requerida e os erros de difusão numérica. Para contribuir na remoção da primeira dificuldade, é proposto neste trabalho o uso de variáveis co-localizadas, onde todas as variáveis possuem o mesmo volume elementar de integração. Para problemas que procuram simular mais realisticamente a física do fenômeno e que, geralmente, envolvem geometrias irregulares em três dimensões, este procedimento economiza enorme memória computacional se comparado com modelos que empregam variáveis desencontradas.
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Ramos, Orlandino Carmela Cristhy. "Simulación numérica de la modificación de las olas en la Bahía de Miraflores." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/6373.
Full textAbstract:
Caracteriza la dinámica de olas en la bahía de Miraflores mediante aplicación de técnicas de modelación numérica que permita establecer las condiciones base para futuros estudios que involucren la construcción de estructuras marinas. Calcula las distribuciones espaciales de la dirección y altura de olas, con la finalidad de reforzar los conocimientos de la dinámica marina en la bahía de estudio. Obtiene información de los coeficientes de refracción de olas en la bahía de Miraflores, con la finalidad de conocer y verificar con el método convencional de diagramas de refracción de la simulación realizada. Determina diversos escenarios que permitan validar el fenómeno de refracción y difracción en el modelo numérico, tales como refracción en una batimetría plana y de pendiente suave, refracción y difracción en una batimetría plana con pendiente suave y un rompeolas, refracción y difracción en una batimetría plana de pendiente suave con tres rompeolas, refracción en una batimetría con dos lomas submarinas y refracción con una batimetría con una depresión cercana a costa. Incrementa la información que permita mejorar la comprensión de los procesos físicos costeros con miras al desarrollo sostenible.Tesis
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Flores, Cáceres Carlos. "Análisis de la socavación hidráulica en puentes." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/10873.
Full textAbstract:
Publicación a texto completo no autorizada por el autorLas estadísticas de fuentes mundiales y nacionales indican que la mayoría de puentes fallan por razones hidráulicas, producido principalmente por la socavación hidráulica. Este fenómeno en una avenida se incrementa notablemente y erosiona las cimentaciones de las estructuras de obstrucción como pilares y estribos hasta ocasionar el colapso del puente. Si bien existen y se van desarrollando metodologías apropiadas para el cálculo de las profundidades de socavación, la problemática se mantiene hasta la actualidad y más aún en nuestro país. Realiza el análisis de la socavación hidráulica producida en puentes, mediante el reconocimiento de todos los factores que influyen en el fenómeno, para establecer los procedimientos y las metodologías apropiadas para la estimación correcta de las profundidades de socavación. La investigación se desarrolla utilizando el método científico, planteando el problema de la socavación hidráulica a partir de la problemática de las fallas de puentes, donde se plantearon los objetivos y se desarrollaron todos los estudios preliminares, reconociendo los factores y parámetros que influyen en la socavación para luego describir y calcular las metodologías más representativas para los cálculos de los diversos tipos de socavación a partir de un ejemplo aplicativo real y realizar los análisis respectivos a partir de los resultados obtenidos. Se concluye que con un análisis adecuado de los factores y parámetros que intervienen en el proceso erosivo y el uso correcto de las metodologías existentes, se pueden estimar con mayor exactitud las profundidades de los tipos de socavación, a fin de disminuir las fallas de puentes debido a este fenómeno.
Tesis
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García, Madrid Rodrigo Américo. "Evaluación por modelación CFD del proceso de flotación en una celda de agitación mecánica y del efecto de la granulometría en la recuperación de mineral." Tesis, Universidad de Chile, 2012. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/110946.
Full textAbstract:
La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las propiedades interfaciales del mineral valorable y la escoria. Se basa en la adhesión de algunos sólidos a burbujas de gas generadas en la pulpa por algún medio externo. Este proceso es, en la actualidad, uno de los métodos más usados en la separación de material en la industria minera.
En los años recientes, la dinámica de fluidos computacional (CFD) se ha convertido en una herramienta útil para la modelación del proceso de flotación, sin embargo no ha sido posible obtener un modelo matemático con capacidad predictiva. Lo anterior se debe a que la modelación de un proceso de flotación debería considerar las complejas características de este proceso de separación de mineral, tales como dispersión de partículas, control de la interface líquido-sólido en la adición de colectores, y de la interfaz líquido-gas al usar espumantes, mecanismos de creación y destrucción de interfaces burbuja-partícula y, formación y separación de una espuma trifásica en la superficie de la celda de flotación.
En el presente trabajo de título se estudió la recuperación de concentrado de cobre en una celda de flotación de agitación mecánica, utilizando un modelo matemático, propuesto por Koh y Schwarz, basado en las condiciones dinámicas del fluido. En particular se estudió cómo el tamaño de las partículas sólidas que componen la pulpa, y la cual es una condición de operación que depende del usuario (en este caso las mineras), afecta el proceso de flotación.
Los resultados obtenidos muestran la dependencia del tamaño de las partículas sólidas sobre la curva de recuperación, en donde se encontró que existe un tamaño óptimo de partícula que maximiza la recuperación. Este comportamiento coincide con lo que se ha visto en análisis experimentales, lo que le da a la modelación del proceso de flotación mediante CFD un futuro prometedor en el aporte a optimizar el diseño y/o condiciones de operación de una celda de agitación mecánica.
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Kozakevich, Daniel Norberto. "Simulação numerica do fluxo de czochralski não isotermico." [s.n.], 1988. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307528.
Full textAbstract:
Orientador : Jose Vitorio ZagoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computção Científica
Made available in DSpace on 2018-07-16T04:08:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kozakevich_DanielNorberto_M.pdf: 1469044 bytes, checksum: 696736f842cfb0a6aec0d6210c9639fe (MD5) Previous issue date: 1988
Resumo: Na produção de cristais pela solidificação de sais fundidos, a técnica de CZOCHRALSKI é amplamente utilizada. Os cristais obtidos por esta técnica são indicados para a construção de dispositivos de baixa potência. Nesta técnica o sal é fundido num cadinho e mantido a uma temperatura superior a seu ponto de fusão. Uma semente do cristal é mergulhada no liquido e então puxada lentamente. O calor latente do sal que se solidifica na interfase semente-liquido, é eliminado por conducções através do cristal. Os três mecânismos básicos: convecção natural, rotação do cadinho e rotação do cristal e suas combinações foram simuladas numéricamente, para um fluxo de CZOCHRALSKI. Uma solução aproximada foi obtida mediante o metodo dos elementos finitos mistos, utilizando elementos quadrilaterais subparamétricos com aproximações / quadráticas nas componentes da velocidade e a temperatura e lineares na pressão. As integrais são calculadas numéricamente com uma regra gaussiana de nove pontos. As equações discretizadassao resolvidas pelo método de Newton e,os sistemas lineares pelo método frontal. O fluxo é não isotérmico, incompressivel, newtoniano, estacionário, tridimensional axisimétrico com fronteiras fixas. Outras formulações alternativas são colocadas para as equações de Navier-Stokes
Abstract: Not informed
Mestrado
Mestre em Matemática Aplicada
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Carvalho, Claudio Bezerra de. "Desenvolvimento de um codigo de calculo utilizando o metodo dos volumes finitos e o modelo de turbulencia K-E para solução de problemas bidimensionais." [s.n.], 1993. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263042.
Full textAbstract:
Orientador: Gilmar Mompean Munhoz da CruzDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-07-18T05:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_ClaudioBezerrade_M.pdf: 2637264 bytes, checksum: 36139345836e4a4e02410f6acf03ea5c (MD5) Previous issue date: 1993
Resumo: Desenvolvimento de um código de cálculo, em FORTRAN 77, para solução das equações de Navier-Stokes, considerando-se fluidos newtonianos e escoamento em regime turbulento. O método dos volumes finitos foi utilizado para a discretização espacial. Os termos convectivos foram discretizados utilizando-se dois esquemas: UPWIND e QUlCK. Para a discretização temporal foi utilizado o método semi-implícito SOLA e o modelo de turbulência empregado foi o modelo a duas equações k-8. Este código foi desenvolvido para a solução de problemas bidimensionais em coordenadas cartesianas e cilíndricas. O código de cálculo foi validado utilizando-se quatro configurações clássicas: -escoamento laminar entre placas planas paralelas; -escoamento laminar em uma cavidade quadrada; -escoamento laminar no interior de dutos de secção circular e -escoamento turbulento no interior de dutos de secção circular
Abstract: A computer code was developed in this thesis, in FORTRAN 77, for the solution of the Navier-Stokes equations, considering newtonian fluids and turbulent flow. The finite volumes method was used for the spatial discretization. The convective terms were discretized using two alternative schemes: UPWIND and QUICK. For the temporal discretization the semi-implicit SOLA method was used. The two equations, k - Emethod, modelled the turbulence terms. This code was developed for the solution of bidimensional problems in cartesian and cylindrical coordinates. The algorithm was validated using four classical configurations: . Laminar flow between parallel plates; . Laminar flow in a square cavity; . Laminar flow in ducts of circular section and . Turbulent flow in ducts of circular section
Mestrado
Mestre em Engenharia Mecânica
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Fudihara, Takeo Jonas. "Metodo dos volumes finitos aplicado a modelagem matematica e simulação computacional de um forno aquecido por jato de chama com escoamento em vortice." [s.n.], 2000. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266396.
Full textAbstract:
Orientador: Milton MoriTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-27T05:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fudihara_TakeoJonas_D.pdf: 3956087 bytes, checksum: c98e03de893f40fedb25cbc9262b9424 (MD5) Previous issue date: 2000
Resumo: Este trabalho de tese teve o propósito de buscar uma compreensão complementar das intricadas inter-relações entre os complexos fenômenos de transferência de massa, momento e energia, que se desenvolvem em fomos com jatos de escoamento em vórtice, através da modelagem matemática e simulação computacional, em abordagens bidimensionais e tridimensionais. Analisa-se também a extensão dos efeitos do projeto geométrico, assim como, dos vários modelos matemáticos dentre os quais os modelos de turbulência e de combustão, sobre as características dos escoamentos simulados. O fomo cilíndrico é formado por uma câmara de combustão e um maçarico, sendo aquecido pelo contato direto de um jato de chama. O maçarico está posicionado no centro da parede circular em uma das extremidades da câmara de combustão. Este compõe-se de dois percursos incomunicáveis por onde os reagentes são injetados na câmara; o ar de combustão entra tangencialmente através da área anular, e o combustível através de seu duto interno. O código fluido-dinâmico computacional CFX - versão 4.2, foi utilizado para a obtenção das soluções das equações de transporte, o qual emprega o método dos Volumes Finitos com variáveis co-localizadas resolvendo o sistema em coordenadas generalizadas. As malhas numéricas foram construídas através da técnica dos multi-blocos. Desta forma, as principais características destes fomos foram reproduzidas nesta investigação computacional
Abstract: This thesis had the purpose of reaching a complementary k.nowledge of the intricate inter-relations between the complex phenomena of mass, momentum and energy transfers, which develop in furnaces with vortex flows, by mathematical modelling and computational simulation, in two and three-dimensional approaches. Furthermore, the effects of the bumer design and of the various mathematical models, such as the turbulence models and the combustion models on the characteristics of the simulated flows, were analysed. The cylindrical fumace is formed by a combustion chamber and a burner, heated by the direct contact with a flame jet. The bumer is positioned in the centre of the circular wall in the edge of the fumace chamber. It is composed by two incommunicable paths where the reactants are injected into the chamber; the combustion air enters tangentially by the annular area and the fuel by its internal duct. The computational fluid-dynamics code CFX - 4.2 version, was used to obtain the solution of the transport equations, which employs the Finite Volume method with nonstaggered variables solving the system in general curvilinear co-ordinates. The grids was constructed by the multi-block technique. Thus, the principal characteristics of these furnaces were reproduced in this computational investigation
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química
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Dolci, Daiane Iglesia. "Técnica para dedução do modelo algébrico PTT, aplicações e análises numéricas em escoamentos bidimensionais /." Presidente Prudente, 2014. http://hdl.handle.net/11449/113828.
Full textAbstract:
Orientador: Gilcilene Sanchez de PauloBanca: Alexandre Megiorin Roma
Banca: Gilmar Mompean
Resumo: Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento teórico do modelo algébrico PTT (Phan-Thien-Tanner) e aplicação na simulação de escoamentos viscoelásticos. A implementação e obtenção das soluções numéricas são realizadas no ambiente de simulação FREEFLOW-2D. A metodologia numérica a ser empregada para resolver o modelo algébrico PTT é baseada no método de diferenças finitas, com discretização em uma malha deslocada. O fluido é modelado utilizando a técnica MAC (Marker-and-Cell ) o que permite visualizar e localizar a superfície livre do fluido. As derivadas temporais da equação de quantidade de movimento e do modelo algébrico PTT são aproximadas pelos métodos de Euler implícito e Euler explícito, respectivamente. Os termos convectivos são aproximados pelo método 'upwind' de alta ordem CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treament of Advection) e as derivadas espaciais por diferenças centrais. A verificação da metodologia numérica é feita na simulação de um escoamento confinado totalmente desenvolvido em um canal, comparando os resultados da solução numérica com a solução analítica que, neste trabalho, é obtida a partir do modelo algébrico PTT. Ainda considerando um escoamento viscoelástico no canal, é comparado o esforço computacional das simulações que utilizam o modelo algébrico e o modelo diferencial. Outro problema proposto para verificar o desempenho do modelo algébrico PTT é a contração abrupta 4:1, nessa geometria também expõem-se comparações do esforço computacional das simulações dadas pelo modelo algébrico e pelo modelo diferencial. Como aplicação em escoamentos com superfície livre, o modelo algébrico é testado em simulações de uma gota viscoelástica em uma placa rígida (Impacting Drop). Os resultados numéricos são comparados com os previstos pelo modelo diferencial PTT.
Abstract: This work presents the theoretical development of the algebraic model PTT (Phan- Thien-Tanner) and its application to the simulation of viscoelastic flows. The implementation and numerical solutions are obtained in the simulation framework FREEFLOW -2D. The numerical methodology used to solve the algebraic PTT model is based on the finite difference method with discretization on a staggered grid. The fluid is modeled using the MAC (Marker-and-Cell) technique which allows for visualization and location the free surface of the fluid. The temporal derivative of the momentum equation and of the algebraic PTT model are approximated by the implicit and explicit Euler's methods. The convective term are approximate by the 'upwind' high order method CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treament of Advection) and spatial derivatives by central differences. The numerical methodology verification is performed in a simulation of a confined flow fully developed in a channel, comparing the numerical solution with the analytical solution which is obtained by the algebraic PTT model. Still considering a viscoelastic flow in the channel, is compared the computational effort of the simulations using the algebraic model and differential model. Another problem proposed to verify the performance of the algebraic PTT model is the planar contraction 4:1. This geometry also they expose themselves comparisons of the computational effort of the simulations given by the algebraic model and the differential model. As application of free surface flows, the algebraic model is tested in simulations of a viscoelastic drop in a rigid plate (Impacting Drop). The numerical results are compared with the expected results obtained by the differential PTT model.
Mestre
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Blas, Olivares Benjamín. "Modelación Computacional de Esfuerzos y Deformaciones en el Fenómeno de Brain Shift." Tesis, Universidad de Chile, 2011. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/104092.
Full textAbstract:
La neurocirugía necesita altos niveles de precisión debido a la complejidad del cerebro. Para ello, los cirujanos cuentan con imágenes pre-operatorias que permiten identificar la zona exacta de operación. Sin embargo, durante la craneotomía se producen deformaciones en el cerebro. Las deformaciones producidas conllevan un margen de error en la zona de operación. El fenómeno de deformaciones denominado "Brain Shift", se estudiará en el presente tema de memoria.
El proyecto de título busca cuantificar los desplazamientos originados en el tejido cerebral cuando existe un procedimiento quirúrgico de cráneo abierto. Al variar la presión intracraneal, el cerebro comienza un proceso de deformación hasta alcanzar un estado definitivo. La escasez de equipos clínicos capaces de actualizar el estado del cerebro durante el proceso y su alto costo, son los problemas que enfrenta la neurocirugía. Es por esto, que el fenómeno ha sido ampliamente abordado por investigadores del área biomecánica y dentro de los antecedentes recopilados se presenta un estado del arte de aquellos trabajos de mayor aporte a la modelación del fenómeno llamado Brain Shift. Dentro de este marco, se realizó un estudio acabado de modelos de sólidos adaptables a las condiciones del cerebro, en particular se han considerado modelos de elastómeros y lineales.
Como objetivo general se plantea establecer un valor aproximado del desplazamiento y estado final que tendrá la zona del cerebro a operar, mediante el uso de modelos matemáticos y algoritmos computacionales, en particular con el método de elementos finitos. Como objetivo específico, se busca modelar el fenómeno denominado Brain Shift para la determinar desplazamientos, deformaciones y esfuerzos.
La metodología aplicada consistió en la generación de un modelo CAD del cerebro importable a un programa de elementos finitos. En etapas previas a la simulación del Brain Shift, se estudiaron diferentes condiciones de borde y el modelo de sólido que se adaptase a las propiedades reales del cerebro.
Finalmente se simularon tres casos denominados craneotomía parietal, frontal y posterior respectivamente. El nombre indica la zona del cerebro expuesta. Con estos casos se cuantificó desplazamientos, esfuerzos y deformaciones generados por el fenómeno. Los resultados son similares a los registrados por investigadores, sin embargo, el Brain Shift es único para cada paciente. Con este trabajo de título se entregan las herramientas esenciales para conocer los desplazamientos que se generaran en un procedimiento de este tipo, gracias a las condiciones de borde estudiadas y al modelo de sólido seleccionado.
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Sánchez, Caballero Lizeth Katherine. "Modelamiento numérico del flujo de agua en operación de Block/Panel Caving." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/146516.
Full textAbstract:
Magíster en MineríaEn las operaciones mineras subterráneas a gran escala, como Block/Panel Caving, el ingreso de agua desde la superficie y provenientes del subsuelo mismo es una condición inherente, así mismo, la naturaleza de dichos métodos de explotación condiciona que el bloque mineralizado sea altamente fracturado y que se comporte como un flujo granular que desciende hasta el punto de extracción por gravedad. Procesos de conminución secundaria genera material de granulometría fina que en conjunto con el agua circundante forma barro. Las múltiples perturbaciones del medio (sismos, vibraciones, cargue de material, tronadura, etc.) desencadenan el ingreso súbito del lodo (mud rush) a los niveles de producción y transporte de las minas, produciendo pérdidas de vidas humanas y económicas. El objetivo principal de esta tesis, es conocer los mecanismos físicos del flujo de agua, la cual es la fuerza movilizadora del barro, así como su trayectoria y velocidad hacia los puntos de extracción de mineral, en un medio granular que experimenta difusión de vacíos a causa del desarrollo de la explotación. Esto se ha realizado, a partir de 1200 experimentos numéricos 2D en Comsol Multiphysics ®, considerando porosidades diferenciadas, un medio saturado, continuo, isotrópico y homogéneo y además acoplando la ecuación de Brinkman-Darcy y el modelo cinemático modificado de material granular bajo una solución analítica por Métodos de Elementos Finitos (FEM). Las variables involucradas en el análisis numérico son: densidad local, diámetro de las partículas, área de extracción, separación entre puntos de extracción, velocidad inicial del flujo y estrategia de conexión del Caving. Para cada una de estas, se evaluó su relación de interdependencia y el control que ejercen sobre el comportamiento del flujo de agua para un punto de extracción con tiraje aislado y dos puntos de extracción con tiraje simultáneo. Los resultados permiten sugerir para el caso aislado, que la velocidad del agua a la salida del punto de extracción sigue una tendencia exponencial en relación con el área extraída, es decir, una extracción continua genera la reducción de la velocidad esperada y constituye una estrategia sólida y eficaz de drenaje de la zona activa de movimiento del flujo granular (IMZ). La granulometría y el cambio de densidad local controla la geometría del IMZ, facilitando el flujo de agua hacia el punto de extracción en un 10.58% a 23.31%, respectivamente. Para el caso simultáneo, es importante mencionar que dos puntos alejados entre sí, se comportan como dos puntos aislados que reciben un aporte del 50% de la velocidad inicial, pero sí la separación disminuye, la velocidad esperada se reduce considerablemente por el aumento de zonas altamente permeables que crean nuevas rutas hacia la zona superpuesta. Por otro lado, la estrategia de conexión del Caving controla el flujo de agua en función de la geometría del cave back, donde un tiraje uniforme permite evitar la entrada prematura de agua al nivel de producción. Los dos modelos matemáticos que sintetizan lo anterior, poseen errores relativos de predicción entre 0,83% y 6,09%, y permiten una estimación de la velocidad del agua en el punto de extracción, lo que ayudará a anticipar el tiempo y lugar donde se tiene mayor probabilidad de ocurrencia de un bombeo de barro (mud rush).
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Alfaro, Alarcón Alejandra Carolina. "Modelación numérica 3D para estabilización de taludes utilizando drenes subhorizontales." Tesis, Universidad de Chile, 2013. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/115558.
Full textAbstract:
Ingeniero CivilLas intensas lluvias del sur de Chile provocan un aumento en las presiones de poros, debido a un aumento del nivel freático, afectando directamente la estabilidad de un talud. Para aumentar el factor de seguridad, se ha observado que un método efectivo es la utilización de drenes subhorizontales. Éstos generan un gradiente de energía entre el interior del dren y el suelo, permitiendo un flujo de agua que disminuye la presión de poros. No obstante, el diseño del espaciamiento, así como el largo y diámetro de los drenes a utilizar no se encuentra detalladamente estudiado. Además, el diseño del sistema de drenaje propuesto es un problema que debe ser abordado tridimensionalmente pues la distribución de presiones de poros (y del nivel freático) es una variable que varía tanto en el plano a lo largo de los drenes como en el plano perpendicular a ellos. El objetivo de esta investigación es desarrollar y permitir determinar las variables más importantes para el diseño adecuado del sistema de drenaje, con un modelo numérico en 3D, con el fin de cuantificar el efecto del largo y espaciamiento de drenes horizontales en un talud. Se utiliza el software FLAC3D para estudiar el efecto de los drenes, bajo régimen permanente, en las tensiones efectivas del talud y en el factor de seguridad estático, utilizando el método de reducción de los parámetros de resistencia al corte. Se ha encontrado en la literatura (Teresik & Kealy, 1984) que la condición de borde que comúnmente es utilizada para representar el comportamiento de drenes, es considerar presiones de poros nula. Bajo esta condición, se ha observado que la distribución de carga hidráulica total no es representativa del fenómeno observado en el laboratorio (Kenney, 1977). Se concluye que solo cuando el dren posee una superficie libre, el comportamiento debe ser modelado con presión nula y cuando éste entra en presión (sin superficie libre, con presión hidráulica en su interior), la condición de borde adecuada es con caudales de extracción. Esto representa ambas formas en que los drenes responden disminuyendo las presiones de poros bajo diferentes gradientes de energía, siendo la condición de presiones de poros nula más efectiva que la de caudales. El parámetro que controla este comportamiento es el diámetro del dren, el cual debe ser diseñado teniendo como dato el caudal que debe ser evacuado. Las simulaciones numéricas con presión de poros nula realizadas permiten concluir que para el diseño del sistema de drenaje, las variables geométricas de largo, espaciamiento y diámetro deben ser abordadas como un conjunto, en donde el largo y espaciamiento especificados arrojan un caudal que debe ser conducido por un dren de diámetro adecuado para que trabaje como un canal y no como una tubería. Se obtiene un procedimiento de modelamiento de drenes validado el cual es aplicado en un talud del sur de Chile, en que sus parámetros de resistencia al corte han sido determinados. Para este talud se obtiene un gráfico que cuantifica el efecto que tienen los parámetros geométricos de drenes horizontales en la estabilidad del talud. Se obtiene que aumentar el largo del dren por sobre 10 m no aumenta considerablemente el factor de seguridad del talud. Por otro lado, el efecto del espaciamiento entre drenes es notorio cuando se trabaja con drenes más cortos. Se concluye que la utilización de drenes es una alternativa adecuada de mejoramiento de la estabilidad del talud.
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Salcedo, Cidoncha Ramón. "MODELOS CFD PARA EL FLUJO DEL AIRE Y LA DISTRIBUCIÓN DE LAS GOTAS DE UN TURBOATOMIZADOR DURANTE LAS APLICACIONES EN CÍTRICOS." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2016. http://hdl.handle.net/10251/59444.
Full textAbstract:
[EN] During the application of pesticides in tree crops with airblast sprayer only a fraction reaches vegetation, while the rest is lost in the atmosphere, soil or surface waters or evaporates quickly. These losses pose a risk to the environment and people. Growing environmental awareness in society and his concern for preserving the health of people and animals have stimulated important legislative actions that promote the improvement of the efficiency of the application of pesticides and reducing the risks associated with their use. The first step to achieve this goal is to quantify the amount of spray volume reaching each substrate (vegetation, soil and atmosphere). To quantify the losses, deposition or the mass balance applications have used different experimental methods carried out under field conditions. However, these tests are very expensive and time consuming. Also, when performed abroad, it is very difficult to control all the factors that influence the distribution of the spray and they are virtually impossible to reproduce. These limitations have prompted the development of physical-mathematical models to simulate the behavior of droplets during applications. The numerical approximation by Computational Fluid Dynamics (CFD) can be a good choice
The aim of this thesis was to design a first CFD model to simulate the overall behavior during treatments in citrus tree with airblast sprayer in Mediterranean conditions.
First, an experiment was conducted to describe the actual air flow from airblast sprayer fan facing up to the top of an orange tree. It was noted there were two vortexes, one on top and another behind the tree. No such structures have been described in other tree crops. High foliage density produces flow separation and this is the reason for the turbulent structures.
Then we proceeded to model the problem by assuming that the tree facing the current fan behaved like a solid. 12 CFD 2D-models were generated to reproduce the behavior of air against the tree, resulting from the combination of three air turbulence models (k- standard, SST k-ω, RSM) and four different geometries for the canopy tree in front of the fan. During the adjustment, it was found that a solid canopy could reproduce the same field vortexes. The SST k-ω model simulated the physical behavior better air than the traditional standard k- and RSM. The model was then validated with the first trial of the thesis.
Finally they were introduced in the model 1,500 droplets to simulate the movement and deposition of particles during treatments (Eulerian-Lagrangian model). The simulation was divided into two parts: only air from the fan (from the droplets were in the air to 0,35 s) and air only from wind (after 0,35 s). It were studied the position and variables linked to the droplets (height, velocity etc.) at different times of the simulation, the dynamic behavior of cloud droplets and other parameters associated with the droplets droplets became with the wind during treatments (relaxation time, evaporation ratio etc.) and the final volume in each substrate (vegetation, soil, air) was quantified. The results were compared with an experimental mass balance: 44% volume was deposited in the target tree, 28% on adjacent trees, 20% in ground and 8% was lost by drift. Comparing with test data, model was similar to the target tree deposition and ground losses.[ES] Durante la aplicación de fitosanitarios con turboatomizador en cultivos arbóreos sólo una fracción del caldo pulverizado alcanza la vegetación, mientras que el resto se pierde en la atmósfera o el suelo principalmente. Estas pérdidas suponen un riesgo para el medio ambiente y las personas. La creciente concienciación medioambiental de la sociedad ha estimulado acciones legislativas para la mejora de la eficiencia de la aplicación de fitosanitarios. El primer paso para lograr este objetivo es cuantificar la cantidad de volumen pulverizado en cada sustrato (vegetación, suelo y atmosfera). Para ello, se han utilizado diferentes métodos experimentales. Sin embargo, estos ensayos son caros, requieren mucho tiempo y son complejos por su dificultad para controlar todos los factores que influyen en la distribución de la pulverización. Estas limitaciones han impulsado el desarrollo de modelos físico-matemáticos para simular el comportamiento de las gotas durante las aplicaciones. La aproximación numérica mediante la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) puede ser una buena opción. Por ello, el objetivo de la presente tesis fue diseñar un modelo CFD para simular el comportamiento global de la pulverización durante los tratamientos en cítricos con turboatomizador en condiciones mediterráneas. En primer lugar, se realizó un experimento para describir el flujo real del aire desde que sale de un turboatomizador hasta que se enfrenta a la copa de un naranjo. Se observó que se formaban dos vórtices, uno sobre la copa y otro detrás del árbol. No se han descrito estas estructuras en otros cultivos. La alta densidad foliar induce una separación del flujo que da lugar a estas estructuras turbulentas. A continuación, se procedió a modelizar el problema asumiendo que el árbol enfrentado a la corriente del ventilador se comportaba como un sólido. Para ello se generaron 12 modelos CFD en 2D para reproducir el comportamiento del aire frente al árbol, resultantes de la combinación de tres modelos de turbulencia del aire (k-estándar, SST k-ω, RSM) y cuatro geometrías diferentes para la copa del árbol frente al ventilador. Durante el ajuste, se comprobó que con una copa sólida el modelo podía reproducir los mismos vórtices que en campo. El modelo SST k-ω simuló mejor el comportamiento físico del aire que el tradicional standard k- y el RSM. El modelo fue posteriormente validado con datos experimentales. Por último, se desarrolló un modelo Euleriano-Lagrangiano para simular el movimiento y deposición de las partículas durante los tratamientos que incluía tanto un modelo de las corrientes de aire generadas por el equipo, como el viento atmosférico, además del comportamiento individual de las gotas. En diferentes instantes de la simulación se estudió la posición y las variables ligadas a las gotas (altura, velocidad etc.), se hizo una estimación del comportamiento dinámico de la nube de gotas y de otros parámetros que se han asociado al comportamiento de las gotas frente al viento durante las aplicaciones fitosanitarias (tiempo de relajación, ratio de evaporación etc.) y se cuantificó el volumen final en cada sustrato. Los resultados predijeron que los porcentajes de caldo respecto al total pulverizado fueron: el 44% en el árbol objetivo, el 28% en los árboles adyacentes, el 20% en el suelo y un 8% se perdió como deriva. Finalmente, el modelo se comparó con un balance experimental de masas, con resultados similares en la deposición sobre la vegetación y el suelo.
[CAT] Durant l'aplicació de fitosanitaris amb turboatomizador en cultius arboris només una fracció del caldo polvoritzat aconseguix la vegetació, mentres que la resta es perd en l'atmosfera o el sòl principalment. Estes pèrdues suposen un risc per al medi ambient i les persones. La creixent conscienciació mediambiental de la societat ha estimulat accions legislatives per a la millora de l'eficiència de l'aplicació de fitosanitaris. El primer pas per a aconseguir este objectiu és quantificar la quantitat de volum polvoritzat en cada substrat (vegetació, sòl i atmosfera). Per a això s'han utilitzat diferents mètodes experimentals. No obstant això, estos assajos són cars, requerixen molt de temps i són complexos per la seua dificultat per a controlar tots els factors que influïxen en la distribució de la polvorització. Estes limitacions han impulsat el desenrotllament de models fisicomatemàtics per a simular el comportament de les gotes durant les aplicacions. L'aproximació numèrica per mitjà de la Dinàmica de Fluids Computacional (CFD) pot ser una bona opció. L'objectiu de la present tesi va ser dissenyar un primer model CFD per a simular el comportament global de la polvorització durant els tractaments en cítrics amb turboatomitzador en condicions mediterrànies. En primer lloc, es va realitzar un experiment per a descriure el comportament real del flux de l'aire des que ix d'un turboatomitzador fins que s'enfronta a la copa d'un taronger. Es va observar que es formaven dos vòrtexs, un sobre la copa i un altre darrere de l'arbre. No s'han descrit aquestes estructures en altres cultius. L'alta densitat foliar causa una separació del flux que dóna lloc a estes estructures turbulentes. A continuació, es va procedir a modelitzar el problema assumint que l'arbre enfrontat al corrent del ventilador es comportava com un sòlid. Per a això es van generar 12 models CFD en 2D per reproduir el comportament de l'aire davant de l'arbre, resultants de la combinació de tres models de turbulència de l'aire (k- estàndard, SST k-ω, RSM) i quatre geometries diferents per a la copa de l'arbre davant del ventilador. Durant l'ajust, es va comprovar que amb una copa sòlida podia reproduir els mateixos vòrtexs que en camp. El model SST k-ω va simular millor el comportament físic de l'aire que el tradicional estàndard k- i el RSM. El model va ser posteriorment validat amb el primer assaig de la tesi. Per últim, es va fer un model Eulerià-Lagrangià per a simular el moviment i deposició de les partícules durant els tractaments que incloïa tant un model dels corrents d'aire (vent i equip). En diferents instants de la simulació es va estudiar la posició i les variables lligades a les gotes (altura, velocitat etc.), es va fer una estimació del comportament dinàmic del núvol de gotes i d'altres paràmetres que s'han associat al comportament de les gotes enfront del vent durant les aplicacions fitosanitàries (temps de relaxació, ràtio d'evaporació etc.) i es va quantificar el volum final en cada substrat. Els resultats van predir que els percentatges de caldo respecte al total polvoritzat van ser: el 44% va acabar en l'arbre objectiu, el 28% en els arbres adjacents, el 20% en el sòl i un 8% es va perdre com a deriva. Finalment, el model es va comparar amb un balanç experimental de masses, amb resultats semblants en la deposició sobre la vegetació i el sòl.
Salcedo Cidoncha, R. (2015). MODELOS CFD PARA EL FLUJO DEL AIRE Y LA DISTRIBUCIÓN DE LAS GOTAS DE UN TURBOATOMIZADOR DURANTE LAS APLICACIONES EN CÍTRICOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59444
TESIS