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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
•
semejanza de Froude (White, 2004). Siguiendo
a León, Ghidaoui, Schmidt y García (2006),
al igual que a Sanders y Bradford (2011), los
datos escalados de laboratorio son una tube-
ría con una longitud de 304.8 m, diámetro de
0.3048 m, pendiente de 0.001, coeficiente de
fricción de Manning de 0.0115 s/m
1/3
para
el caudal base y 0.0116 s/m
1/3
para el caudal
punta. La prueba se inicia en flujo permanen-
te, con un caudal base de 0.004984 m
3
/s y un
calado normal en el extremo aguas abajo de
0.0768 m; después se impone un hidrograma
trapecial simétrico. El hidrograma es caracte-
rizado por un caudal punta de 0.018689 m
3
/s
durante 12 s, y 60 s en las ramas ascendente y
descendente. Aguas abajo se consideró caída
libre para forzar la existencia de flujo crítico.
Los calados fueron medidos en dos puntos
localizados en
x
= 8.66 m y
x
= 77.94 m desde
el extremo aguas arriba.
El modelo numérico de flujo en lámina libre
se aplicó utilizando 348 volúmenes finitos. En
la figura 4 se observan los calados medidos y
calculados en
x
= 8.66 m y
x
= 77.94 m.
La figura 4 muestra que el modelo predice
adecuadamente el hidrograma en el punto
localizado en
x
= 77.94 m, la rama ascendente y
el calado en la punta del hidrograma del punto
correspondiente a
x
= 8.66 m; sin embargo, en la
rama descendente existen algunas diferencias.
Las diferencias mostradas fueron reportadas
también por otros autores (León
et al
., 2006;
Sanders & Bradford, 2011), quienes reprodu-
jeron numéricamente este experimento. Según
León
et al
. (2006), con base en otros autores, las
diferencias son consecuencia de posibles proble-
mas de escala y al hecho de que el experimento
incluye caudales en la región de transición entre
flujo laminar y flujo completamente turbulento.
Lo anterior causa que el coeficiente de fricción
de Manning sea una función del número de
Reynolds.
Entrada en carga desde aguas abajo
En la literatura técnica, el flujo mixto se ha
estudiado de forma experimental y numérica,
en especial con la entrada en carga desde aguas
Figura 4. Calados medidos y calculados en
x
= 8.66 m y
x
= 77.94 m.
