HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Nov 1, 2019
Cilindros circulares en tándem, Scale-Adaptive Simulation (SAS), proximidad al suelo, interferenc... more Cilindros circulares en tándem, Scale-Adaptive Simulation (SAS), proximidad al suelo, interferencia de estela. Resumen. Este trabajo se enfoca en estudiar por medio de simulaciones numéricas el flujo alrededor de dos cilindros circulares en tándem considerando su proximidad con el suelo. Los cilindros se encuentran inmersos en un flujo con capa límite del suelo para un número de Reynolds subcrítico Re=10000. Para modelar el flujo turbulento tridimensional y dependiente del tiempo se utiliza el modelo de turbulencia SAS (Scale-Adaptive Simulation) por medio del código Fluent. La interferencia entre los cilindros y con el suelo se analiza para distintas separaciones entre cilindros y distintas proximidades con el suelo. Se examinan los coeficientes de sustentación, de arrastre, y el comportamiento del desprendimiento de vórtices. Los resultados son comparados con resultados de cilindros en tándem de ensayos experimentales y simulaciones numéricas disponibles en la literatura, como así también con el caso de un cilindro solo cercano al suelo.
Resumen. En el presente trabajo combinamos un modelo de condiciones de contorno basadas en caract... more Resumen. En el presente trabajo combinamos un modelo de condiciones de contorno basadas en características con un esquema numérico para las ecuaciones de Euler unidimensionales. Dicho modelo tiene en cuenta efectos de variación de área y términos fuente en las ecuaciones de cantidad de movimiento y energía. Empleamos el esquema numérico de Variación Total Disminuida (TVD) de Harten Yee, con un integrador temporal implícito apropiado para conservar la propiedad TVD. Partiendo de soluciones analíticas estacionarias e inestacionarias de problemas conocidos en la literatura comparamos la precisión de las soluciones obtenidas para distintos tipos de modelos de condiciones de contorno basados en características contra condiciones de contorno convencionales (extrapoladas). Además estudiamos los efectos del empleo de dichos modelos de condiciones de contorno en la velocidad de convergencia para las soluciones estacionarias.
Resumen. Una de las principales causas de falla estructural en los tanques de almacenamiento de l... more Resumen. Una de las principales causas de falla estructural en los tanques de almacenamiento de líquidos de forma cilíndrica y baja altura se debe a la acción que el viento ejerce sobre ellos. En el diseño y optimización estructural de los mismos la información respecto de esfuerzos generados por presiones de viento es de suma importancia. Asimismo la influencia de la topografía en dichas presiones se encuentra en las normas de construcción usadas incluyendo factores para tener en cuenta la ubicación de accidentes topográficos, sin embargo las consideraciones respecto de la influencia de los diques de contención donde se ubican los tanques es dejada de lado. En este trabajo se presenta un análisis numérico por medio de dinámica computacional de fluidos (CFD), de distribuciones de presión sobre tanques de almacenamiento de líquidos que han sido obtenidos para configuraciones en las que el tanque se encuentra localizado en el interior de un dique de contención. Para dicho análisis se ha utilizado el software de código libre OpenFOAM, que implementa el método de volúmenes finitos. El solver empleado es el algoritmo SIMPLE (Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations) acoplado a un modelo de turbulencia tipo RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes), aplicados sobre mallas no estructuradas. Los resultados muestran significativos cambios en los patrones de presión con respecto a tanques aislados bajo vientos similares. Finalmente se estudia la influencia del tamaño relativo entre el tanque y el dique de contención en la distribución de presiones.
In this recent work, the continuous dependence of double diffusive convection was studied theoret... more In this recent work, the continuous dependence of double diffusive convection was studied theoretically in a porous medium of the Forchheimer model along with a variable viscosity. The analysis depicts that the density of saturating fluid under consideration shows a linear relationship with its concentration and a cubic dependence on the temperature. In this model, the equations for convection fluid motion were examined when viscosity changed with temperature linearly. This problem allowed the possibility of resonance between internal layers in thermal convection. Furthermore, we investigated the continuous dependence of this solution based on the changes in viscosity. Throughout the paper, we found an “a priori estimate” with coefficients that relied only on initial values, boundary data, and the geometry of the problem that demonstrated the continuous dependence of the solution on changes in the viscosity, which also helped us to state the relationship between the continuous depen...
XXIII Congreso de Métodos Numéricos y sus Aplicaciones (ENIEF) (La Plata, noviembre 2017), Nov 26, 2017
Resumen. Las estructuras cilíndricas cercanas a una superficie sólida tienen diversas y numerosas... more Resumen. Las estructuras cilíndricas cercanas a una superficie sólida tienen diversas y numerosas aplicaciones dentro de la ingeniería actual. Si bien, la dinámica del flujo alrededor de un cilindro circular aislado ubicado dentro de un flujo uniforme está razonablemente bien comprendida, este no es el caso cuando el cilindro se encuentra posicionado cercano a una pared. La incidencia en el flujo y las presiones inducidas sobre el cilindro se estudian mediante dinámica de fluidos computacional (CFD, por su siglas en inglés) por medio del código FLUENT, que implementa el método de volúmenes finitos. Para tal fin se considera flujo bidimensional y transitorio, el cual está basado en un esquema bounded second-order implicit; además se implementa el modelo de turbulencia SAS (Scale-Adaptive Simulation). Se analizan los efectos del cambio de la separación (G) entre el cilindro (de diámetro D) y la pared, para diferentes números de Reynolds y distintos espesores de capa límites del suelo. Se examinan los coeficientes de sustentación y de arrastre y el comportamiento de desprendimiento del vórtice (número de Strouhal, St). Los resultados numéricos son comparados con valores disponibles en la literatura de ensayos experimentales en túnel de viento mostrando que tanto el coeficiente de arrastre como de sustentación dependen fuertemente de la relación de separación (G/D), y están afectados por la capa límite del suelo.
El P4S es un propulsor de plasma pulsante ablativo de Teflon que actualmente se encuentra en desa... more El P4S es un propulsor de plasma pulsante ablativo de Teflon que actualmente se encuentra en desarrollo en el Centro de Investigaciones Aplicadas perteneciente al Instituto Universitario Aeronautico. Como parte de este proyecto, se elaboro un modelo Cero Dimensional para el calculo de performances de este tipo de propulsores, a traves del calculo de la masa ablacionada y del impulso especifico. Este modelo es una herramienta de prediseno bastante simple que presenta la gran ventaja de introducir muchos parametros fisicos y geometricos. El mismo se basa en el calculo de la masa ablacionada mediante la ecuacion de la energia expresada en funcion de dicha masa, de parametros geometricos y electricos del motor, y de las eficiencias de cada uno de los procesos que se llevan a cabo en el interior del propulsor. Dicha ecuacion comprende a las energias involucradas en la creacion y transporte del pulso de corriente, en la formacion del arco, en la perdida de calor por efecto Joule y en la a...
En este trabajo se presenta un modelo computacional de flujo de viento alrededor de tanques de al... more En este trabajo se presenta un modelo computacional de flujo de viento alrededor de tanques de almacenamiento de petroleo o de agua, ubicados en terrenos accidentados. El trabajo tiene dos objetivos: (a) determinar la distribucion de presiones sobre las paredes de la estructura. (b) determinar posiciones favorables y no favorables de emplazamiento de la estructura en relacion al accidente geografico considerado. El campo de aplicacion del estudio esta asociado al comportamiento estructural no lineal de tanques superficiales. El modelo usa las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento segun los tres ejes, y energia acopladas con las ecuaciones de energia cinetica turbulenta y disipacion de energia cinetica turbulenta provenientes del modelo k-e utilizado. El modelo se resuelve mediante el codigo NASTRAN CFDesign. Se supone flujo turbulento, estacionario, incompresible e isotermico. El modelo de tanque utilizado para los calculos es un tanque de techo conico con una pendiente ...
En este articulo se presenta una adaptacion del codigo Kilaps desarrollado originalmente en la Un... more En este articulo se presenta una adaptacion del codigo Kilaps desarrollado originalmente en la Universidad Politecnica de Madrid. El objetivo del codigo es simular la dinamica de plasmas en las inmediaciones de una sonda de Langmuir cilindrica cuyo potencial electrico es cambiado repentinamente desde cero hasta un valor finito. Las sondas de Langmuir son utilizadas para caracterizar las propiedades de plasmas y su adecuado modelado tanto teorico como numerico es de fundamental importancia para correlacionar las mediciones de una sonda con las propiedades del plasma. Dentro de las aplicaciones en ingenieria aeroespacial, los avances en teoria de sondas de Langmuir son utilizados en amarras espaciales electrodinamicas y en propulsores por plasma. El codigo desarrollado utiliza un algoritmo numerico de tipo Vlasov directo para propagar en el tiempo la ecuacion de Vlasov dependiente del tiempo. Implementa formulas basadas en diferencias finitas para aproximar las derivadas de la funcion...
Uno de los problemas estructurales detectados en tanques de almacenamiento de combustible es la f... more Uno de los problemas estructurales detectados en tanques de almacenamiento de combustible es la falla por pandeo debido a cargas de viento. La adecuada estimacion de estas cargas es importante para la evaluacion de la integridad estructural de los mismos. En este contexto, se presenta un estudio numerico empleando la metodologia Reynolds Averaging Navier Stokes (RANS) para la prediccion de cargas de presion producida por el flujo de viento atmosferico sobre un tanque de almacenamiento ci-lindrico. Distribuciones de presion media obtenidas empleando distintos modelos de turbulencia RANS, son comparadas con las mediciones relevadas en un tunel de viento de capa limite atmosferica para un tanque con techo cerrado de forma plana y techo conico de 25 grados. Diferentes relaciones de aspecto y numeros de Reynolds representativos de las condiciones presentes en tanques de almacenamiento de combustible expuestos a la atmosfera son considerados. Detalles sobre la metodologia numerica em-plea...
The flow of granular materials and powders produced by gra.vitational force in silos is simulated... more The flow of granular materials and powders produced by gra.vitational force in silos is simulated with a viscoplastic formulation. We present in this paper two models based in the Perzyna's equation of viscoplasticity. The material is considered as a non-Newtonian fluid with viscosity dependent of the constitutive parameters (internal friction, (cohesion and fluidity), and dinamic (pressure, and the second invariant of the velocity of deformation tensor). The problem is solved by finite elements. We used penalization functions in plane and simetric geometries. The iterative process is considered in the non-lineal problem. The principal goal is to find the pressure on the walls of the silos.
Este trabajo presenta el modelado computacional de flujo de viento alrededor de construcciones, c... more Este trabajo presenta el modelado computacional de flujo de viento alrededor de construcciones, con especial enfasis en tanques y silos de almacenamiento. El objetivo es determinar la distribucion de presiones sobre las paredes de la estructura, a fin de proceder a la evaluacion de esfuerzos estructurales en las paredes y cargas de pandeo. Se supone flujo turbulento, estacionario, incompresible, isotermico. Las ecuaciones resultantes no lineales se resuelven usando el codigo NASTRAN CFDesign. Se presentan resultados para una esfera y para un tanque de techo conico previamente estudiados en la literatura. Los resultados de la esfera son muy buenos comparados con soluciones analiticas, mientras que los del tanque presentan diferencias, posiblemente asociadas a la falta de informacion completa sobre los parametros usados en los estudios de tunel de viento tomados de la literatura. Se llevan a cabo estudios parametricos para comprender de que manera inciden los parametros de turbulencia...
En este articulo se presenta la simulacion numerica de un modelo cero dimensional desarrollado pa... more En este articulo se presenta la simulacion numerica de un modelo cero dimensional desarrollado para estimar la masa ablacionada y el impulso en propulsores de plasma pulsantes ablativos de teflon (PPPA). En dicho modelo se plantea un balance de energia que relaciona tanto la generacion como el transporte del pulso de corriente, la formacion del arco, la disipacion de energia por efecto joule, la aceleracion del plasma y la aceleracion de los gases neutros. La ecuacion de balance de energia es escrita en terminos de la masa ablacionada de Teflon y en funcion de los principales parametros electricos y geometricos del propulsor. Desde esta ecuacion es posible despejar la masa ablacionada. Ademas, se realiza un estudio de sensibilidad del modelo respecto de algunas variables tales como la resistividad y la emisividad del plasma en el arco. Se comparan los resultados numericos con aquellos dados en la literatura especializada para distintos PPPA. Finalmente, se busca identificar las vari...
Las cargas acusticas generadas por el sistema propulsivo de un vehiculo espacial son un factor im... more Las cargas acusticas generadas por el sistema propulsivo de un vehiculo espacial son un factor importante a considerar para conocer el entorno vibracional del vehiculo, sobre todo en la etapa de lanzamiento, que es el escenario mas critico. Esta informacion es conveniente tenerla disponible en la etapa de diseno para contemplar posibles problemas durante un lanzamiento. El estudio presentado en este trabajo permite estimar las presiones por cargas acustica generadas en un lanzamiento y esta basado en un metodo semi-empirico en funcion de ciertas caracteristicas del flujo de gases de escape y del vehiculo espacial. Para validar el esquema implementado se comparan resultados obtenidos de la simulacion numerica con datos medidos en ensayos y lanzamientos, llegando a la conclusion que el metodo predictivo usado provee informacion util para la etapa de diseno, con valores proximos a los reales.
The main objective of this work is to present the results obtained with a computational code whic... more The main objective of this work is to present the results obtained with a computational code which solves the time dependent magnetogasdynamic equations (MGD) in one dimension. This research represents the initial stage towards achieving a comprehensive description of the ablative pulse plasma thruster (APPT) behavior. The equations that govern MGD flows are continuity, momentum, energy and magnetic induction together with a state equation. These equations have two parts: the fIrst one contains the conservation terms and is hyperbolic; the second one has the diffusive terms and is parabolic. The parabolic part of the equations is written in divergence form, so that there is a diffusive flux. The numerical technique used to solve the equations consists of an approximate Riemann solver that calculates the variables inside each cell by evaluating the flux through the contour of the cells. The TVD scheme proposed by Yee, et al. is used to evaluate the numerical flux. The "eigensyst...
El exponencial crecimiento de la capacidad de calculo computacional y el continuo desarrollo de e... more El exponencial crecimiento de la capacidad de calculo computacional y el continuo desarrollo de esquemas numericos han hecho de las simulaciones numericas una importante herramienta para el estudio de flujos de fluidos. Una alternativa para afrontar un problema mediante la Mecanica de los Fluidos Computacional es utilizar paquetes de libre distribucion tales como OpenFOAM, el cual ha tenido gran difusion y aceptacion en los ultimos anos. En el presente trabajo se ponen a prueba las capacidades y limitaciones de OpenFOAM a traves del analisis numerico de la estructura de flujos transonicos y supersonicos en torno a geometrias bidimensionales y con simetria axial, que son de interes para una gran variedad de aplicaciones practicas, a saber: la cuna bidimensional y el cono circular paralelo a la corriente. A estos efectos, se pone especial atencion en la generacion de las mallas y la densidad de las mismas se define mediante experimentos de convergencia. Se compara el desempeno de dos ...
Convergence characteristics of a model for gravity flow of granular materials with cohesion and f... more Convergence characteristics of a model for gravity flow of granular materials with cohesion and friction arc studied. The model represents a viscoplastic fluid, and a Newtonian-viscoplastic fluid. Thi, problems is highly non linear, in which the equivalent viscosity is a function of the second unvariant of the strain rate tensor, and of the pressure. For the viscoplastic fluid there are convergence problems, and the constitutive equation is not satisfied. Such problems are partially overcome by the introduction of an upper limit to the equivalent viscosity, thus leading to a Newtonian-viscoplastic fluid.
The numerical solution of the ideal magnetohidrodinamica equations (MHD) is presented. The study ... more The numerical solution of the ideal magnetohidrodinamica equations (MHD) is presented. The study corresponds to a non-steady problem. The technique introduced by Powell [1] is used. The eigenvectors are normalized to avoid problems during the simulation. To carry out the numeric simulation an approximate Riemann solver is used in combined form with a TVD technique to evaluate the numeric flows. The analyzed problem to verify the appropriate behavior of the computacional code is of Riemann problem for the MHD. This is an extension of the shock tube used in gas dynamic. The obtained results show the richness of the single fluid MHD solution. Also the results here presented satisfies those found by other authors.
Fecha de recepción del manuscrito: 15/05/2019 Fecha de aceptación del manuscrito: dd/mm/aaaa Fech... more Fecha de recepción del manuscrito: 15/05/2019 Fecha de aceptación del manuscrito: dd/mm/aaaa Fecha de publicación: dd/mm/aaaa Resumen-Este trabajo refleja investigaciones desde varias disciplinas de la ingeniería, llevadas a cabo para identificar y evaluar efectos sobre la infraestructura y sobre el medio físico que son causados por desastres naturales y accidentes, en el contexto de la industria del petróleo. Como amenazas se discuten acciones debidas a viento, fuego y explosiones actuando sobre tanques de almacenamiento de combustibles, modelándose las acciones y las respuestas estructurales. El artículo no contiene resultados nuevos sino que reseña de manera integrada los resultados obtenidos por los autores y tomados de sus publicaciones previas. Para determinación de presiones debidas a viento y a explosiones se han empleado estudios experimentales, mientras que la modelación de la respuesta estructural que se reporta se llevó a cabo mediante elementos finitos, enfatizando estudios de estabilidad de la estructura. Se reporta sobre las consecuencias de derrames de líquidos contaminantes sobre el suelo y que potencialmente pueden afectar acuíferos. Se proponen formas de controlar la vulnerabilidad del medio físico a través de interponer barreras que contengan derrames y transporte de contaminantes, como adición de bentonita y de escoria siderúrgica para retención y contención de hidrocarburos. Palabras clave-industria del petróleo, fuego, viento, explosiones, contaminación de suelo y acuíferos, remediación de suelos, tanques, vulnerabilidad.
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Papers by Sergio ELASKAR