Análisis numérico 3D de una rotura de presa utilizando el método VOF y el modelo de turbulencia LES

Autores/as

  • E. Sánchez-Cordero Universidad de Cuenca / Universitat Politècnica de Catalunya
  • J. Boix Universitat Politècnica de Catalunya
  • M. Gómez Universitat Politècnica de Catalunya
  • E. Bladé Universitat Politècnica de Catalunya

DOI:

https://doi.org/10.4995/ia.2018.9374

Palabras clave:

Rotura de presa, 3D, VOF, LES, OpenFOAM

Resumen

El presente trabajo muestra un análisis numérico 3D del comportamiento del flujo de agua en una rotura de presa a escala de laboratorio. La simulación se realizó utilizando el software de dinámica de fluidos computacional (CFD) basado en el método de volúmenes finitos (FVM) – OpenFOAM. En el modelo numérico la turbulencia es tratada con la metodología LES (Large Eddy Simulation) y el método VOF (Volume of Fluid) es usado para la captura de la superficie libre del agua. Los resultados numéricos obtenidos se comparan con datos experimentales publicados haciendo uso de las variables de calado y presión. Los resultados muestran que la configuración del código numérico 3D es capaz de reproducir satisfactoriamente la variación temporal de las variables en estudio, con tendencias correctas y una alta correlación con los valores experimentales.

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Biografía del autor/a

E. Sánchez-Cordero, Universidad de Cuenca / Universitat Politècnica de Catalunya

Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería.

Institut Flumen.

J. Boix, Universitat Politècnica de Catalunya

Institut Flumen

M. Gómez, Universitat Politècnica de Catalunya

Institut Flumen

E. Bladé, Universitat Politècnica de Catalunya

Institut Flumen

Citas

Ancey, C., Iverson, R. M., Rentschler, M., Denlinger, R. P. (2008). An exact solution for ideal dam-break floods on steep slopes. Water Resources Research, 44(1), 567-568. https://doi.org/10.1029/2007WR006353

Aricò, C., Nasello, C., Tucciarelli, T. (2007). A marching in space and time (MAST) solver of the shallow water equations. Part II: The 2D model. Advances in Water Resources, 30(5), 1253-1271. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.11.004

van Balen, W., Blanckaert, K., Uijttewaal, W. S. J. (2010). Analysis of the role of turbulence in curved open-channel flow at different water depths by means of experiments, LES and RANS. Journal of Turbulence, 11(12), 1-34. https://doi.org/10.1080/14685241003789404

Biscarini, C., Di Francesco, S., Manciola, P. (2010). CFD modelling approach for dam break flow studies. Hydrology and Earth System Sciences, 14, 705-718. https://doi.org/10.5194/hess-14-705-2010

Fraccarollo, L., Toro, E. F. (1995). Experimental and numerical assessment of the shallow water model for two-dimensional dambreak type problems. Journal of Hydraulic Research, 33(6), 843-864. https://doi.org/10.1080/00221689509498555

Frazão, S. S., Zech, Y. (2002). Dam Break in Channels with 90° Bend. Journal of Hydraulic Engineering, 128(11), 956-968. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:11(956)

Jones, W. P., Wille, M. (1996). Large-eddy simulation of a plane jet in a cross-flow. International Journal of Heat and Fluid Flow, 17(3), 296-306. https://doi.org/10.1016/0142-727X(96)00045-8

Kleefsman, K. M. T., Fekken, G., Veldman, A. E. P., Iwanowski, B., Buchner, B. (2005). A Volume-of-Fluid based simulation method for wave impact problems. Journal of Computational Physics, 206(1), 363-393. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2004.12.007

Liang, D., Lin, B., Falconer, R. A. (2007). Simulation of rapidly varying flow using an efficient TVD–MacCormack scheme. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 53(5), 811-826. https://doi.org/10.1002/fld.1305

Liu, X., García, M. H. (2008). Three-Dimensional Numerical Model with Free Water Surface and Mesh Deformation for Local Sediment Scour. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 134(4), 203-217. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-950X(2008)134:4(203)

Moin, P., Kim, J. (1982). Numerical investigation of turbulent channel flow. Journal of Fluid Mechanics, 118, 341-377. https://doi.org/10.1017/S0022112082001116

Salinas-Vázquez, M., Vicente-Rodríguez, W., Chol-Orea, E., Leyva García, V. (2007). Simulación de la turbulencia de un flujo que pasa alrededor de un cilindro de sección cuadrada a partir de la utilización de la simulación de grandes escalas y de fronteras inmersas. Revista Mexicana de Física, 53(6), 461-469.

Smagorinsky, J. (1963). General circulation experiments with the primitive equations. I. The basic experiment. Monthly Weather Review, 91, 99-164. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1963)091%3C0099:GCEWTP%3E2.3.CO;2

Stoker, J. J. (James J. (1957). Water waves: the mathematical theory with applications. Wiley.

Stoll, R., Porte-Agel, F. (2006). Dynamic subgrid-scale models for momentum and scalar fluxes in large-eddy simulations of neutrally stratified atmospheric boundary layers over heterogeneous terrain. Water Resources Research, 42, 1-18. https://doi.org/10.1029/2005WR003989

Wu, C., Huang, G., Zheng, Y. (1999). Theoretical Solution of Dam-Break Shock Wave. Journal of Hydraulic Engineering, 125(11), 1210-1215. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1999)125:11(1210)

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Publicado

2018-07-30

Cómo citar

Sánchez-Cordero, E., Boix, J., Gómez, M., & Bladé, E. (2018). Análisis numérico 3D de una rotura de presa utilizando el método VOF y el modelo de turbulencia LES. Ingeniería Del Agua, 22(3), 167–176. https://doi.org/10.4995/ia.2018.9374

Número

Sección

Artículos