Openfoam Informe.docx

Universidad del Bío Bío Facultad de Ingeniería DIMec

Tarea OpenFoam

Integrantes

: Cristian Basoalto C. Rodrigo Castillo A. Tury Millán F. Nicolás Espinoza O.

Asignatura

: Computational Fluid Dynamics .

Código

: 440276.

Profesor

: Fabian Pierart.

Fecha

: 26/11/2018

CFD (440276) Tarea N°4 “Open Foam”

Índice

Introducción

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Actividades

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Desarrollo

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Resultados y Conclusiones

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CFD (440276) Tarea N°4 “Open Foam”

Introducción OpenFoam (Open Field Operation And Manipulation) es una herramienta de simulación numérica basada en esquemas de volúmenes finitos (básicamente, se trata de una biblioteca de utilidades para implementar un esquema de volúmenes finitos) especialmente orientada para la simulación numérica en mecánica de fluidos (cfd). Es un código de software libre (con acceso, por tanto, al código fuente) programado en C++ y producido por opencfd ltd. Esta herramienta es capaz de resolver tanto flujos sencillos como complejos (incluyendo flujos turbulentos, fenómenos de transferencia de calor y reacciones químicas), así como problemas en otros campos. Una de las principales ventajas, al margen de su flexibilidad, es su capacidad para ser ejecutado en paralelo. La implementación del cálculo distribuido (basada en el uso de mpi y directamente explotable por parte de procesadores multinúcleo, clúster o redes de ordenadores) no añade ninguna dificultad al usuario, por lo que la capacidad de cálculo del código está únicamente limitada por el hardware disponible

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CFD (440276) Tarea N°4 “Open Foam”

Actividades Realizar un análisis CFD utilizando el software OpenFoam con el propósito de simular el comportamiento de un flujo de agua entrando a un espacio geométrico definido. Para esto, se tendrá en cuenta la programación y comandos a utilizar para definir los parámetros apropiados en la creación de geometría, mallado, condiciones iniciales y de borde, entre otros. La magnitud de la velocidad de entrada para nuestro caso será de 1 m/s, y la salida del fluido será a 0 Pa, esto junto con la geometría definirá el comportamiento del fluido.

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Desarrollo Definición de la geometría: Para el desarrollo de esta tarea, en primer lugar, se debió crear la geometría con la que se debe trabajar, la cual tendrá las siguientes dimensiones y condiciones iniciales:

los vértices se crean en sentido antihorario, además se entregó un espesor de 1cm, como se puede observar en la siguiente imagen:

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Definición de los vértices de la geometría:

Después de definir la geometría de trabajo, se editó el archivo blockmeshdict en la carpeta system, definiendo cada uno de los vértices de la geometría, utilizando un scale de 0.1.

Dado que existen secciones intermedias, se deben crear 4 bloques para desarrollar nuestra figura, esto se define en la sección blocks, ingresando los vértices de cada bloque, además por medio de esto se crea el mallado, ingresando la cantidad de elementos en cada dirección de la superficie, esto se realizó de forma que todos los elementos tengan la misma dimensión, de la siguiente forma:

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Condiciones de borde: Luego se identifican las condiciones de borde, definiendo: paredes (fixedWalls), las secciones de entrada (inlet), la salida (outlet) y las paredes frontales y traseras (frontAndBack).

La sección frontAndBack define las caras frontales y laterales de nuestra geometría, las cuales se deben referencias de acuerdo a los cuatro bloques creados en la definición de la geometría (blocks).

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Condiciones iniciales:

En nuestro caso se pretende estudiar la turbulencia en un flujo de agua con una velocidad de 1 m/seg, el cual es liberado a la presión atmosférica.

Para definir la velocidad de entrada del sistema, se debe modificar el archivo “U” dentro de la carpeta “0” (referente a condiciones iniciales), ingresando los valores que se pueden observar en la imagen adjunta. Donde “uniform (1 0 0)” indica una velocidad uniforme en la entrada, en la dirección del eje x.

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Para definir la presión de salida del sistema, se debe modificar el archivo “p” dentro de la carpeta “0”. En este archivo se debe modificar el valor de “outlet”, definido como una salida con un valor fijo, y uniforme, de valor cero, que indica la presión manométrica de 0 Pa.

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Metodo de solución: Se define el método de solución del problema, en este caso se utilizó un método RANS, específicamente el método “k-Epsilon”, esto con el fin de obtener una simulación acertada de las turbulencias en el sistema esto se define en la carpeta “constant” en el archivo “turbulenceProperties”, de la siguiente forma:

Definición del Fluido: Dentro de la carpeta “constant”, en el archivo “transportProperties” se deben definir las propiedades del fluido, en este caso se ingreso la viscosidad del agua, y se indico como un fluido newtoniano:

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Iteraciones:

Se definen 30 segundos de iteraciones, un paso de tiempo de 0.005 segundos, reportes cada 50 iteraciones.

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Resultados y Conclusiones

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