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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
•
En la figura 6 se muestra la posición con
respecto al tiempo y la velocidad del frente
de onda a lo largo de la tubería. En ésta se
observa que instantes posteriores a la apertura
de la compuerta, la velocidad alcanza valores
de hasta de 0.4 m/s; después, a medida que el
resalto hidráulico se propaga hacia aguas arriba,
el valor de la velocidad comienza a descender
hasta llegar a un valor de 0.16 m/s al final de la
simulación. Tanto la velocidad como la posición
tienen un cambio en su comportamiento al mo-
mento de la reapertura parcial de la compuerta,
lo que provoca una disminución de la velocidad
del frente de onda y, por tanto, un cambio de
pendiente en la línea que representa la posición
del mismo.
Finalmente, en la figura 7 se muestran las
condiciones del flujo antes del cierre de la com-
puerta en el extremo aguas abajo del colector; el
flujo es en lámina libre con régimen permanente
y supercrítico. En el momento en que se reali-
za el cierre rápido de la compuerta se genera
un frente de onda que propicia un cambio de
régimen (de rápido a lento), lo cual obliga a la
formación de un resalto hidráulico que de inme-
diato provoca la entrada en carga del colector y
éste se propaga hacia aguas arriba. De la misma
manera, en la reapertura parcial de la compuer-
ta se aprecia la disminución de la velocidad del
frente de onda, la cual se manifiesta como una
disminución en la separación entre las líneas
punteadas que representan la carga de presión
a lo largo del colector en distintos instantes de
tiempo, con una separación temporal constante
(cada 10 s).
Conclusiones
En este trabajo se desarrolló un modelo nu-
mérico para reproducir flujo en lámina libre
y flujo en presión de forma simultánea (flujo
mixto) en conductos cerrados. El modelo es
capaz de reproducir flujo en lámina libre en
régimen lento, rápido y transcrítico, con pre-
sencia de discontinuidades sin necesidad de
cálculos adicionales. La capacidad del modelo
para simular flujo en régimen lento y rápido de
forma automática es gracias a que el esquema
numérico utilizado es un esquema conservativo
y descentrado en volúmenes finitos. El flujo en
presión se modela con la ayuda del método de
la ranura de Preissmann.
En el primer caso de la validación numérica,
los resultados obtenidos permiten deducir que
el modelo, en primer lugar, es capaz de repro-
ducir flujo en régimen transcrítico de lento a
rápido de forma precisa, tal como lo muestra
la comparación con el método paso a paso. La
Figura 5. Carga de presión medida y calculada en las secciones P5 y P7 para la reapertura de compuerta
e
2
= 0.008 m.
