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• José Luis Aragón-Hernández* •
Universidad Nacional Autónoma de México
*Autor para correspondencia
• Ernest Bladé •
Universitat Politècnica de Catalunya, España
Resumen
Aragón-Hernández, J. L., & Bladé, E. (mayo-junio, 2017).
Modelación numérica de flujo mixto en conductos cerrados
con esquemas en volúmenes finitos.
Tecnología y Ciencias del
Agua
,
8
(3), 127-142.
En este trabajo se presenta un modelo numérico para la
simulación de flujo mixto (flujo en lámina libre y flujo en
presión) en conductos cerrados a través de las ecuaciones de
Saint Venant en una dimensión para flujo en lámina libre y
con el método de la ranura de Preissmann para considerar el
flujo enpresión. Para la resoluciónde las ecuaciones se emplea
el método de los volúmenes finitos con un esquema de alta
resolución. El esquema utilizado es el método de Godunov
con el Riemann
solver
de Roe de primer orden de precisión,
más unas correcciones de segundo orden para obtener el
esquema de alta resolución WAF-TVD. El flujo mixto es un
fenómeno bastante común en colectores pluviales, túneles,
tuberías de obras de toma de instalaciones hidroeléctricas,
llenado/vaciado de tuberías, colectores de almacenamiento,
etcétera. La entrada en carga en los conductos se puede
generar desde el extremo aguas abajo, desde el extremo
aguas arriba y por ambos extremos simultáneamente, siendo
la primera la más común y, por lo tanto, la evaluada en este
trabajo. Para demostrar la actuación del modelo, éste se
aplica a un caso de referencia y a dos ensayos de laboratorio
existentes en la literatura técnica. Los resultados obtenidos
muestran que el modelo numérico es capaz de reproducir
los experimentos con buena precisión. Con ello se demuestra
que el modelo es idóneo para simular flujo en lámina libre en
régimen lento, rápido y transcrítico (de lento a rápido y de
rápido a lento), y flujo mixto.
Palabras clave
: flujo en lámina libre, flujo en presión, flujo
mixto, ranura de Preissmann, volúmenes finitos y colectores
pluviales.
ISSN 2007-2422
•
Tecnología y Ciencias del Agua
, vol. VIII, núm. 3, mayo-junio de 2017, pp. 127-142
Abstract
Aragón-Hernández, J. L., & Bladé, E. (May-June, 2017). Numerical
modeling of mixed flow in closed conduits with finite volume
schemes.
Water Technology and Sciences
(in Spanish),
8
(3),
127-142.
This paper presents a numerical model for simulating mixed flow
(free surface and pressurized flow) in closed conduits through the
one-dimensional Saint Venant equations for free surface flow and the
method Preissmann slot to consider the pressurized flow. To solve the
equations the finite volume method with a high resolution scheme is
used. The used scheme is the Godunov method with the Roe solver
Riemann with precision of first order, plus a second-order corrections
to obtain the high resolution WAF-TVD scheme. The mixed flow
is a common phenomenon in storm sewers, tunnels, pipes of
hydroelectric installations, filling/draining pipes, storage collectors,
etc. The pressurized flow in close conduits can be generated from
downstream end, upstream end and both ends simultaneously; the
first one is the most common, therefore will be evaluated in this
study. To demonstrate the performance of the model, the numerical
model is applied to a reference test and a two laboratory tests existing
in the technical literature. The results show that the numerical model
is able to reproduce the experiments with good accuracy. This shows
that the model is suitable to simulate subcritical, supercritical and
transcritical (from subcritical to supercritical and from supercritical
to subcritical flow) free surface and mixed flow.
Keywords
:
Free surface flow, pressurized flow, mixed flow,
Preissmann slot, finite volumes and storm sewers.
Recibido: 01/12/2016
Aceptado: 20/01/2017
Modelación numér ica de f lujo mi x to en conductos
cerrados con esquemas en volúmenes f ini tos
