Simulación Numérica de un Cuerpo Rígido Inmerso en un Flujo con Superficie Libre

Abstract

En este trabajo se presenta una metodología para determinar la posición de un objeto inmerso en un fluido, ya sea a una o a dos fases. El acoplamiento entre el fluido y sólido rígido se materializa resolviendo en primer término la dinámica de fluidos para problemas con superficie libre, y luego la dinámica de sólido rígido. La dinámica de fluido se resuelve considerando flujo de fluido viscoso e incompresible con elementos finitos estabilizados, mientras que para el caso de dos fluidos, se captura la interface utilizando una técnica tipo level-set. Por otro lado, para resolver la dinámica de sólido se utiliza el Esquema de Newton. Además, se consideran las interacciones debidas al contacto del objeto inmerso con las paredes del recipiente. La metodología es validada mediante casos de estudios con resultados experimentales disponibles.