DINÁMICA DE LOS FLUIDOS COMPUTACIONAL, CFD. Principios básicos y aplicaciones generales.


Aplicaciones de las técnicas CFD,  Turbomáquinas.

1.1       INTRODUCCIÓN

 

La Mecánica de Fluidos Computacional o CFD (del inglés Computational Fluid Dynamics), es el área de conocimiento que trata sobre la resolución numérica de las ecuaciones de conservación que describen los fenómenos de flujo de fluidos, transferencia de calor y otros fenómenos relacionados tales como reacciones químicas, combustión, aeroacústica, etc. El CFD tuvo su origen a partir de tres disciplinas: mecánica de los fluidos, las matemáticas y las ciencias de la computación. Las técnica CFD representan una poderosa herramienta y su aplicación es muy variada tanto en la academia como en los sectores industriales. Algunos ejemplos de aplicación son:

  • Aerodinámica de aviones y vehículos espaciales.
  • Turbomáquinas como bombas, compresores, turbinas, ventiladores y palas de aerogeneradores.
  • Ingeniería eléctrica y electrónica: enfriamiento de equipos incluyendo micro circuitos.
  • Ingeniería de procesos químicos: mezclas y separación, reactores, etc.
  •  Ingeniería ambiental: distribución de contaminantes y efluentes.
  • Hidrología y oceanografía: caudal de los ríos, océanos.
  • Ingeniería biomédica: flujo de sangre a través de arterias y venas.

Las ecuaciones de la dinámica de fluidos computacional, conocidas como ecuaciones de Navier-Stokes, fueron desarrolladas hace más de 150 años. Sin embargo, su solución analítica sólo es posible en casos particulares y simples. En general, estas son ecuaciones diferenciales parciales no-lineares, lo que dificulta la obtención de una solución analítica. En este caso las técnicas numéricas implementadas en los métodos CFD permiten resolver con cierto grado de aproximación tales ecuaciones.

CFD es matemáticamente una disciplina sofisticada, por lo tanto, el objetivo de este contenido es estudiar las técnicas fundamentales y generales que son relevantes en todas las ramas de la mecánica de fluidos. 


Comments