Simulación de Flujos con Superficie Libre mediante una Metodología de Captura de Interfase

Abstract

Una metodología de captura de interfase de tipo level set (LS) es aplicada a la resolución de problemas de flujo con superficie libre, para los cuales la función marcadora o de LS indica presencia de líquido cuando es positiva, de gas cuando es negativa, y determina la posición de la interfase para el valor nulo. La metodología de cálculo, introducida previamente (Battaglia et al., Mecánica Computacional, XXVIII(17):1423–1440 (2009)), consiste en la resolución consecutiva de tres instancias, cada una de ellas mediante elementos finitos. En la primera, se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes para obtener el estado en el fluido; en la segunda, se advecta la función de LS para determinar la nueva posición de la interfase; y en la tercera, se aplica una estrategia de renormalización sobre la función de LS, con el fin de mantener cierta regularidad de dicha función. Para complementar la estrategia de captura de interfase, se analiza la incorporación de una metodología de control de volumen, así como también la de un modelo que permita considerar la energía disipada por efectos turbulentos. La validación de los desarrollos se realiza mediante la simulación numérica de ensayos experimentales de agitación en tanques rectangulares.