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Tecnología y Ciencias del Agua
, vol. VIII, núm. 3, mayo-junio de 2017, pp. 127-142
Aragón-Hernández & Bladé,
Modelación numérica de flujo mixto en conductos cerrados con esquemas en volúmenes finitos
ISSN 2007-2422
•
consiste en implementar una ranura hipotética
de ancho
T
s
en la clave de los conductos cerrados
(figura 1), proporcionando la presión hidrostá-
tica extra, mientras que se permite el uso de las
ecuaciones de flujo en lámina libre para ambos
tipos de flujo (flujo en lámina libre y flujo en
presión) (Capart, Bogaerts, & Kevers-Leclercq,
1999; García-Navarro
et al
., 1994; León
et al
.,
2009; Politano
et al
., 2007; Preissmann, 1961).
En esencia, esta aproximación explota la
similitud de la ecuación de onda del flujo en
lámina libre y flujo en presión. Así, a partir de la
ecuación (8), que define la celeridad de la onda
de gravedad, y para evitar caer en el tercer y
cuarto problema asociados con el ancho de la
ranura, ésta se calcula bajo la consideración de
que la celeridad de la onda de presión
a
es igual
a la celeridad de la onda de gravedad
c
y el área
a tubo lleno
A
máx
.
c
=
gA
T
s
(8)
De esta forma, el ancho de la ranura de
Preissmann
T
S
queda definido como:
T
S
=
gA
máx
a
2
(9)
Cuando en un colector ocurre flujo en pre-
sión, el calado calculado es la carga de presión.
Cuando se usa un ancho de ranura pequeño
para poder representar grandes niveles de agua
o una velocidad de onda grande, el método
es numéricamente inestable (Politano
et al
.,
2007; Yen, 1978); tales inestabilidades pueden
ser removidas haciendo ranuras más anchas.
Sin embargo, cambiar el ancho de la ranura
destruye la equivalencia con la celeridad de la
onda mencionada anteriormente. El ancho de la
Figura 1. Flujo en lámina libre y flujo en presión con el método de la ranura de Preissmann.
