Simulación numérica de flujos termocapilares en recipientes poco profundos

Résumé

EN ESTA TESIS SE ANALIZAN LOS FLUJOS TERMOCAPILARES BIDIMENSIONALES Y ESTACIONARIOS DE FLUIDOS CON BAJO NUMERO DE PRANDTL, SITUADOS EN RECIPIENTES RECTANGULARES POCO PROFUNDOS BAJO LA CONFIGURACION DE FLUJO DE CALOS IMPUESTO, EL ESTUDIO DE ESTOS FLUJOS RECIRCULATORIOS SE HA LLEVADO A CABO NUMERICAMENTE, PARA ELLO SE HAN DISCRETIZADO LAS ECUACIONES COMPLETAS DE NAVIER-STOKES MEDIANTE EL METODO DE VOLUMENES FINITOS APLICADO A MALLAS DESPLAZADAS. LA MALLA UTILIZADA ES NO UNIFORME Y EL TAMAÑO APROPIADO SE ELIGE MEDIANTE UN ANALISIS DE ORDENES DE MAGNITUD DEL PROBLEMA, DE ESTA FORMA SE OBTIENE ADECUADAMENTE EL COMPORTAMIENTO DEL FLUJO FLUIDO EN LAS CAPAS LIMITES QUE SE ORIGINAN DEMOSTRANDO QUE ESTE ESQUEMA ES APROPIADO PARA LA SIMULACION NUMERICA DE FLUJOS RECIRCULATORIOS A ALTOS NUMEROS DE REYNOLDS. PARA ESTABLECER LA FIABILIDAD DE LOS RESULTADOS SE HA INVESTIGADO EXHAUSTIVAMENTE LA CONSISTENCIA DEL CODIGO, LA DEPENDENCIA DE LA SOLUCION CON EL NUMERO DE VOLUMENES DE CONTROL Y LA CONVERGENCIA DE LOS RESULTADOS. DEBIDO A LA FALTA DE DATOS EXPERIMENTALES LA SOLUCION SE HA COMPARADO CON OTRAS TEORIAS ASINTOTICAS, EN PARTICULAR EL MODELO DE BATCHELOR Y EL METODO DE ANALISIS DE ORDENES DE MAGNITUD DE OSTRACH. LOS RESULTADOS OBTENIDOS MUESTRAN DOS REGIMENES CLARAMENTE DIFERENCIAS: REGIMEN VISCOSO PARA NUMEROS DE REYNOLDS MENORES QUE 200 Y REGIMEN INERCIAL PARA VALORES MAYORES. EN ESTE ULTIMO CASO APARECE UNA CAPA LIMITE A LO LARGO DE LA SUPERFICIE LIBRE, CUYOS VALORES MAXIMOS DE VELOCIDAD PERMITEN VERIFICAR EL ANALISIS DE ORDENES DE MAGNITUD HECHO POR OSTRACH.