Estudio de Sensibilidad de Parámetros de Modelos en Flujos Cavitantes en Régimen No Estacionario

Abstract

La cavitación es un complejo fenómeno físico que se presenta generalmente en flujos turbulentos afectado por varios factores, como la presión del sistema y la concentración de gases no condensables disueltos. Para analizar este comportamiento se han desarrollado modelos matemáticos, algunos de los cuales se encuentran dentro de software de simulaciones comerciales.
Para ser aplicados, junto con modelos de turbulencia, deben fijarse cierto número de parámetros de calibración que han sido establecidos sólo para un número reducido de tipos de flujo (geometrías simples, variables del fluido típicas, flujo no desprendido, etc.). Cuando empieza a aparecer el flujo reverso, incluso en geometrías simples, la capacidad de predecir correctamente el fenómeno de cavitación es menor y se cree que un estudio cuidadoso de sensibilidad de parámetros es útil a la hora de realizar aplicaciones de simulación a casos industriales.
Este trabajo amplía resultados ya obtenidos anteriormente, estudiando en detalle los modelos de mejor comportamiento ya seleccionados, producto de la experiencia adquirida. Se busca ahora identificar la mejor combinación de parámetros a través de la comparación de resultados experimentales de flujos cavitantes, de características fuertemente no estacionarias, de típica aparición en turbomáquinas hidráulicas (TMH), extendiendo los trabajos de calibración ya realizados anteriormente. Se ha seguido utilizando geometrías simples (tipo Venturi) con el objeto de centrarse en los modelos de turbulencia y cavitación ya probados para casos estacionarios y por tener una abundante información experimental de flujos cavitantes en estas geometrías. Los trabajos de validación/calibración se llevaron a cabo comparando perfiles de velocidad del fluido, la presión en la zona cavitante y la frecuencia del ciclo de crecimiento y decrecimiento de la cavidad, entre otras variables, ajustando los coeficientes de producción/disipación de energía turbulenta y algunos parámetros típicos del modelo de flujo cavitante los que pueden influir en la exactitud y estabilidad de las predicciones numéricas.