Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 24, no. 2, July-December 2020.
DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v24n2a08
Solución numérica del flujo transitorio en tanquescilíndricos horizontales producido por la inyecciónde aire con tres toberas
Numerical Solution of the Transient Flow in Horizontal Cylindrical Tanks Produced by the Injection of Airwith Three Nozzles
Recibido 11-02-2020, aceptado 30-04-2020.
Resumen
Se presenta el análisis numérico transitorio del flujo generado por la inyección de aire en un cilindro horizontal que contiene agua y que su parte superior está abierta a la atmósfera. El aire es introducido al depósito por medio de tres toberas y frente a ellas se colocan dos tipos de deflector; con sección transversal circular y triangular. El modelo matemático contempla las ecuaciones de Reynolds-Navier-Stokes en coordenadas cilíndricas para un fluido newtoniano, viscoso, en dos fases, en régimen turbulento y en estado transitorio; y se resuelve con el método numérico del elemento finito. Los resultados muestran los campos de velocidad transitorios en la sección transversal del recipiente que coincide con el centro de las toberas que inyectan el aire al contenedor. También se analiza el comportamiento de la velocidad azimutal a lo largo del diámetro del cilindro para diferentes tiempos y para la posición axial antes mencionada. Al comparar el campo de velocidades en estado permanente del sistema con deflectores triangulares contra el circular se encontró que: a) el valor del vector velocidad en la parte superior izquierda del tanque disminuyó 3.20%; b) el valor máximo positivo promedio de la velocidad azimutal a lo largo del diámetro del depósito disminuyó 3.71%.
Abstract
The numerical transient analysis of the flow generated by the injection of air in a horizontal cylinder that contains water and is open to the atmosphere, is presented. The air is introduced with three nozzles and, in front of them, two types of baffles with circular and triangular cross-section are placed. The mathematical model considers the Reynolds-Navier-Stokes equations in cylindrical coordinates for a two-phase viscous Newtonian fluid, in the turbulent regime, and the transitory state; and it is solved using the numerical finite element method. The results show the transient velocity fields in the crosssection of the container which coincides with the center of the nozzles that inject the air into the container. The behavior of azimuthal velocity along the diameter of the cylinder for different times and the aforementioned axial position is also analyzed. By comparing the fields of velocity in a steady state of the system with triangular baffles against circular ones it was found that: (a) the value of the velocity vector in the left upper part of the tank diminished 3.20%; and (b) the maximum average positive value of the azimuth velocity along the diameter of the container diminished 3.71%.
Palabras clave: deflectores, flujo radial, velocidad azimutal.
Index terms: deflectors, radial flow, azimuth velocity.
ISO 690 reference:
Lizardi-Ramos, Arturo;
Terres-Peña, Hilario;
López-Callejas, Raymundo;
Vaca-Mier,Mabel;
Chávez-Sánchez, Sandra,
2020,
Solución numérica del flujo transitorio en tanquescilíndricos
horizontales producido por la inyecciónde aire con tres toberas,
Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 24, no. 2,
ISSN 2594-2921,
DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v24n2a08
