Implementación de una Solución del Flujo Laminar Viscoso Bidimensional con Influencia de Superficie Libre Aplicando el Método de Hino

Abstract

El presente trabajo se describe la implementación de un método para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes usando una malla no estructurada para simular flujo laminar viscoso e incompresible con influencia de superficie libre, desarrollado por Hino, [7] y [8]. El método emplea el artificio de compresibilidad artificial desarrollada por Chorin, [5]. La discretización espacial se desarrolla aplicando el método de volúmenes finitos con un esquema de celda centrada, Los términos de convección y viscosos son evaluados con diferencias centradas. La integración en tiempo se desarrolla con esquema explícito. La condición de frontera de la superficie libre es implementada con un esquema que regenera el contorno de dicha superficie, que resulta de la satisfacción de las ecuaciones de equilibrio dentro del dominio. El procedimiento numérico se lo aplica al flujo dentro de un ducto 2D de sección constante y luego a uno que incluye expansión. Finalmente, se lo aplica al caso del flujo sobre un cuerpo sumergido con influencia de la superficie libre. Además, se analiza el efecto del refinamiento de la malla y el tamaño del paso del tiempo en la razón de convergencia del proceso implementado.