Examinando por Materia "CFD"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis de espray diésel mediante modelado fluido dinámico computacional en un inyector 4JH1
    (Universidad de Córdoba, 0024-08-23) Maussa Caballero, Álvaro Javier; Martínez, Rafael Arnold; Durango Padilla, Jairo Luis; Romero Piedrahita, Carlos Alberto; Rhenals Julio, Jesús David
    En el presente trabajo de investigación se analiza numéricamente la formación de espray diésel en un inyector 4JH1, para esto se establece un modelo computacional fluidodinámico de los principales subprocesos que ocurren en la inyección de combustible usando el software comercial ANSYS FLUENT, se emplea un modelo de turbulencia híbrido K-Omega SST SBES-WALE al ofrecer ventajas de modelos LES y RANS, el enfoque de medio continuo hace transición de VOF a DPM y se utiliza un esquema de reconstrucción geométrica para calcular la interfaz entre fluidos, la malla se genera con el método cartesiano creando elementos hexaédricos cuadráticos que se adaptan y refinan por curvatura optimizando el costo computacional. Se emplea el modelo de dispersión turbulenta DRK con vida de remolinos aleatoria y el modelo de rompimiento de gotas KHRT con arrastre dinámico. El modelo es validado con datos experimentales tomados a un inyector aplicando la técnica de fotografía con iluminación trasera difusa y correlaciones de literatura obteniendo coeficientes de correlación para penetración de 0,9994 respecto a Dent, 0,9936 en referencia a Hiroyasu y 0,9923 con la base experimental. Con el ángulo de aspersión se obtiene un coeficiente de correlación de 0,9838 con la base experimental, 1,0405 respecto a Hiroyasu y 0,6957 en referencia a Abramovich. Validado el modelo CFD se realiza un análisis multifactorial utilizando un diseño experimental 2^k sin replicas para evaluar los efectos de temperatura de combustible, presión de inyección y presión del ambiente en las respuestas de penetración, longitud liquida, ángulo de espray, diámetro medio de Sauter y tasa de evaporación transcurridos 1,2 ms ASOI. En general se observa que para las variables macrométricas de penetración y ángulo de aspersión los factores principales son estadísticamente significativos y la influencia de las interacciones no son estadísticamente significativos. Para la longitud liquida no se identifica significancia estadística para los factores e interacciones, pero se observa una influencia considerable de la presión del ambiente. Para las variables micrométricas analizadas los factores principales y la interacción entre presión de inyección y temperatura del combustible son estadísticamente significativos para el diámetro medio de Sauter. Los factores e interacciones no tienen significancia estadística para la tasa de evaporación, pero se identifica una sensibilidad considerablemente alta respecto a la presión de inyección y la temperatura del combustible. Se concluye de la hipótesis planteada que incrementar la temperatura de combustible entre los niveles planteados disminuye su viscosidad, consecuentemente disminuye la turbulencia en la tobera inhibiendo la formación de gotas, aun así, aumenta la tasa de evaporación para el inyector 4JH1.
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    Análisis exergético local de la gasificación de los residuos de la agroindustria del maíz en un reactor de tubos concéntricos
    (UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA, 2022-10-26) Sofán Germán, Stiven Javier; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús David
    Se desarrolló un modelo numérico para simular el proceso de gasificación de biomasa en un reactor de tubos concéntricos usando un enfoque euleriano-Lagrangiano a través de la mecánica computación del fluido (CFD). La biomasa se modeló en el marco de Lagrange usando el modelo de fase discreta (DPM) con interacción de fase continua. La incorporación de la mecánica computacional de fluidos permite representar escenarios que involucren procesos de conversión termoquímica orientados a la maximización del poder caloríficos del gas de síntesis, volviéndolos una herramienta más precisa de valorización de biomasas no maderables en el proceso de gasificación en el reactor de tubos concéntricos. Fue desarrollado un balance exergético local para determinar la cantidad de exergía destruida a lo largo del reactor de tubos concéntricos y para así, ver que mejoras ingenieriles pueden hacerse a este tipo de reactores de tal manera que esa destrucción de exergía por los procesos que ocurren pueda disminuir.
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    Diseño y construcción de un vehículo de tracción humana (VTH) para desplazamiento sobre el rio sinú y rutas pavimentadas de la ciudad de montería
    (2018-04-08) Aguirre Rojano, Harold Darío; Pinedo Fuentes, Sebastián Manuel
    Este documento describe el proceso de diseño, construcción y evaluación de un vehículo de tracción humana para el desplazamiento sobre el río Sinú y rutas pavimentadas de la ciudad de Montería, como una alternativa de transporte que ayude a mitigar los problemas de contaminación y explore vías alternas de transporte como el río Sinú. El diseño del VTH se realizó implementando la metodología DFMA para la reducción de la complejidad de las piezas y ensambles. Se establecieron las condiciones de cargas máximas sobre el chasis para el análisis de los esfuerzos producidos utilizando el método de elementos finitos. La geometría del casco se estableció a partir de embarcaciones de similares dimensiones y se modificó para que se ajustara a la forma del chasis y permitiera tanto flotabilidad como estabilidad del vehículo. Además de ser evaluada a través de un análisis CFD. La capacidad del vehículo de desplazarse sobre el río Sinú y carreteras pavimentadas como una alternativa de transporte se evaluó en rutas de la ciudad de Montería, sobre agua estática, el caño de Aguas Prietas del municipio de Ciénaga de Oro y en el río Sinú. Se obtuvieron resultados de velocidades máximas de 1.46 m/s en el agua y de 25.3 km/h en la tierra sin que se presentaran problemas de estabilidad. Además, la complejidad del conjunto del VTH se situó en 37.06 siendo la menor entre los diseños construidos anteriormente en la Universidad de Córdoba con los que se comparó.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio hidrodinámico del casco de una motonave fluvial para operar en el río Sinú que tenga la menor resistencia al avance, usando herramientas computacionales y validando los resultados con un modelo a escala
    (Escuela Naval de cadetes Almirante Padilla, 2023-02-23) Torres Sánchez, Jairo Eulises; Durango Álvarez, Demóstenes José
    In the present work, a study was carried out to establish how the geometry of the hull of a four meter long vessel influences the resistance to the advance in the water of the Sinu River in the city of Monteria, Colombia, using the theories of fluid mechanics associated to naval design and with the help of computational tools, particularly the programs Maxsurf and Ansys Fluent and a scale model. The system is modeled by previously establishing the ship's mission, in which the initial conditions of the design are established such as: Maximum length, number of occupants, propulsion type, among others. With this information, a database is built, where dimensions and characteristics of some commercial models are included. By means of a linear regression, the initial dimensions of the hull are obtained, taking into account the information provided by the database. Once the initial dimensions are established and with the help of Maxsurf Modeler, the first prototype of our study is designed. The next step consists of determining a hull with a geometry that has the least resistance to the advance but that also adjusts to the mission of the ship, for this we use the information that we already have from the database and we establish three dimensional relations of the hull, such as: Beam - Length, Depth - Length and Draft - Depth, where the minimum and maximum of these relations are taken and tabulated. From this process 9 dimensions are obtained, with which 9 models with their respective geometries can be obtained, using Maxsurf Modeler. To each of these geometries the curves of the resistance to the advance as a function of the speed of the boat are determined, using the software Maxsurf Resistance. With the data obtained and the relationships of dimensions, a design of experiments was carried out, using the response surface methodology, with the objective of finding the geometry with the least resistance to the advance that fulfilled the ship's mission. These results show the region where the geometry with the lowest drag is located. The result of this study establishes that the relationship that most influences the resistance to the advance Length - Beam. To determine the drag and compare this result obtained with Maxsurf Resistance, a Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis was used with the help of Ansys Fluent 2021 R1 software. In this study a meshing is performed, choosing a poly - hexacore mesh, which contains polyhedral and hexahedral cells that have the characteristic of combining two types of meshes (ANSYS Fluent, 2021). The ANSYS Fluent (with Fluent Meshing) module was used for the configuration of the mesh, in which three poly - hexacore meshes were created and used to carry out the mesh independence and select the appropriate mesh for the calculation of the forward resistance. Finally, a scale model (1:4) of the vessel was built to determine the total resistance to the advance by means of tests in a hydraulic test channel. These tests were carried out in the test channel of the Almirante Padilla Naval Cadet School in the city of Cartagena, Colombia. The results obtained were validated with the use of computational tools (Maxsurf and Ansys Fluent).
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    Evaluación de las condiciones operativas de la tusa de maíz en un prototipo de gasificador bizona, empleando ANSYS CFD, con miras a su aprovechamiento como fuente de energía
    (2021-01-11) Lagos Torres, Luis Fernando; Pérez Martínez, Luis Alfredo; Mendoza Fandiño, Jorge Mario
    Este trabajo se desarrolla a partir de las herramientas de análisis que ofrece el análisis computacional fluido dinámico (CFD, por sus siglas en inglés), y en particular las que ofrece el software de simulación de ingeniería y diseño “ANSYS” versión 19, en el cual se realizaron múltiples simulaciones que replican los experimentos de gasificación realizados en el año 2019, en el proyecto “caracterización energética de los residuos de la agroindustria del maíz en un prototipo de gasificación multizona”, a través de una modelación en dos dimensiones del prototipo de gasificador bizona usado en este proyecto. Las simulaciones de las zonas de combustión y gasificación se hicieron de manera separada, dada la necesidad de realizar un análisis desde el punto de vista termo-energético en la zona de combustión y un análisis de composición para la zona de gasificación, para lo que se usaron los modelos de combustión no premezclada y de transporte de especies, respectivamente. Para realizar conclusiones sobre la composición de los gases producidos en la simulación respecto a los datos experimentales, se hizo un análisis comparativo del monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), dada la importancia de estos componentes, en el uso de gas de síntesis como fuente de energía.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelación numérica de la co combustión de carbón y tusa de maíz pulverizados
    (2022-11-17) Doria Oviedo, Miguel Emigdio; Mendoza Fandiño, Jorge Mario
    En este trabajo se desarrolla mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD) un modelo numérico de la co-combustión de carbón mineral y tusa de maíz pulverizado en una cámara de combustión a escala para combustibles pulverizados con el fin de estudiar el factor de emisiones y rendimiento energético del proceso. Para el modelo se usan de ecuaciones de Navier-Stokes, un modelo Lagrange-Euler para la trayectoria de las partículas, el modelo de turbulencia standard k épsilon, modelo de radiación DO, transporte de especies, modelo de dispersión, se definen los tamaños de partícula y su distribución Se tomaron datos de artículos anteriores sobre las propiedades energéticas de los combustibles a usar, así como la forma de estos. Al tener todos los parámetros y condiciones se simuló el proceso para cada tipo de mezcla usada. Al obtener los resultados, estos se analizan las emisiones de SOx, NOx, CO2 de lo cual se observó una disminución en las emisiones de los contaminantes a medida de que se agregaba biomasa y se validaron con las emisiones características de la combustión para carbón pulverizado.