Efectos del Modelado de Turbulencia sobre las Fuerzas Aerodinámicas en un Cilindro Fijo

Abstract

El flujo alrededor de un cilindro circular es un problema clásico de la mecánica de los fluidos para comprender la separación inestable del flujo alrededor de cuerpos romos. En este trabajo, se realiza un análisis de flujo incompresible y newtoniano alrededor de un cilindro mediante CFD (Computational Fluids Dynamics) empleando Simulación Numérica Directa (DNS) y modelos de turbulencia RANS, utilizando las plataformas open-source OpenFOAM(R) y Basilisk. En este contexto, se caracteriza el patrón de flujo en la estela para regímenes de flujo a distintos números de Reynolds (Re). De esta manera, las soluciones numéricas obtenidas se comparan, reportando Coeficiente de Lift (CL), Coeficiente de Drag (CD), analizando en particular los fenómenos de desprendimiento de capa límite sobre el cilindro. Además, se estudia la burbuja de recirculación a bajos números de Reynolds mientras que para altos números de Reynolds se analiza la variación en frecuencia de la emisión de vórtices. Asimismo, se reporta el costo computacional para cada uno de los casos en estudio.