Método de Elementos Finitos Aplicado a Flujo Compresible con Gas en Equilibrio

Abstract

Se presenta un esquema explícito para simulación de flujos compresibles viscosos y no viscosos en dominios bidimensionales (2D) de fluidos newtonianos. El sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales se resuelve utilizando el método de los Elementos Finitos (MEF) para la discretización espacial. En cuanto a la discretización temporal se implemento un algoritmo basado en los métodos de Runge-Kutta que permite la elección del orden de precisión deseado. Para resolver los problemas de estabilidad de origen numérico se utilizo una variante de la formulación conocida como “Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin” (SUPG) de alto orden. Este método es acompañado por un término de captura de choque que provee estabilidad en las discontinuidades. El código fue validado
resolviendo distintos problema test que permitieron analizar la precisión de los resultados y la eficiencia del algoritmo. Además se muestran los resultados numéricos y desempeño computacional de varios ejemplos para flujos en régimen transónico, supersónico e hipersónico. En el caso de flujos hipersónicos se utilizan correlaciones termodinámicas de aire en equilibrio termoquímico.