Modelo Computacional de un Canal de Ensayos Hidrodinámicos

Abstract

Los canales de ensayos hidrodinámicos son una de las herramientas fundamentales en ingeniería naval para el diseño y optimización de formas de buques y otros artefactos navales. El ensayo consiste en hacer circular agua a través de un modelo, simulando de esta forma el avance del buque. Operando a igualdad de número de Froude se toman mediciones de ciertos parámetros físicos para luego correlacionarlos con los del buque real. Las posibles aplicaciones de este método alcanzan diferentes ramas de la ingeniería: naval, oceanográfica, petróleo y gas, civil, entre otras. Teniendo en cuenta estas consideraciones la Universidad Tecnológica Nacional, Unidad Académica Mar del Plata, decidió el diseño y construcción de un canal de ciclo cerrado con fines didácticos. Con el objetivo de prever posibles fuentes de irregularidad del flujo en la zona de ensayos se analizan los patrones de flujo teniendo en cuenta dos disposiciones del colector de entrada, con y sin placa deflectora, a la vez que se modela la acción del panel rompevórtices en la entrada de la zona de ensayos. Consecuentemente, se trabaja con un modelo fluido-dinámico computacional por elementos finitos estabilizados para todo el canal de ensayos hidrodinámicos. El mismo comprende el canal completo considerando los colectores de entrada y salida y la zona de ensayos con gran detalle geométrico tridimensional. El efecto de la presencia del panel rompevórtices es modelado como una zona en la cual la permeabilidad del medio es convenientemente modificada para simular el flujo a través de un conjunto de pequeños conductos tipo panal de abejas. Con la simulación se procura obtener detalles del patrón de flujo, perfil de velocidades y la acción del panel de control de vórtices en la regularización del flujo y mitigación de flujos secundarios, en situación semejante a las condiciones operativas previstas. Se espera que los resultados aporten mejores criterios de decisión para el diseño, montaje, validación y uso del canal hidrodinámico.