Uso de la Mecánica de Fluidos Computacional Como Apoyo a la Enseñanza de la Mecánica de los Fluidos en la Universidad

Abstract

El desarrollo tecnológico ha hecho que la Dinámica de Fluidos Computacional, o CFD por sus siglas en inglés (Computational Fluid Dynamics), sea una herramienta cada vez más utilizada por los ingenieros de diseño en el ámbito de la Mecánica de Fluidos. Debido a esto, cada vez es más importante que se incorporen a las carreras de grado, formación relacionada con el uso de estas herramientas numéricas. El presente trabajo tiene como finalidad mostrar y fomentar el uso de herramientas de CFD como un complemento para mejorar el dictado de la cátedra Mecánica de los Fluidos y Máquinas Fluido-dinámicas de cuarto año de la carrera de Ingeniería Electromecánica de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Mendoza (UTN FRM). Si bien esta metodología solo se ha abordado de una manera cualitativa al momento en la cátedra, este trabajo se realiza en vistas de poder hacerlo de forma óptima. Se cree que una buena metodología para la introducción de CFD en la enseñanza dentro de los cursos de grado es relacionarla con algunas de las prácticas de gabinete, ampliando lo presentado en trabajos previos que se relacionaba con prácticas de laboratorio, que se realizan en la UTN FRM. Para cumplir con este objetivo se simularon flujos confinados y no confinados, i.e., tuberías rectas de sección circular y placas planas respectivamente, con el fin de encontrar representaciones del perfil de velocidad del flujo y el comportamiento de la capa límite para ambos casos, ayudando así a una más completa comprensión de los desarrollos teóricos relacionados con estos temas. Se observó que, si bien los problemas relacionados implican el uso de geometrías simples, la complejidad del flujo hace que su modelado no sea un trabajo trivial. Los contrastes realizados entre los resultados numéricos obtenidos y resultados analíticos permiten mostrarle al estudiante la compleja fenomenología que implica la mecánica de fluidos computacional y los modelos que utiliza, mediante análisis complementarios que conllevan posteriores visualizaciones generales y de detalle del flujo, cosa que de hacerse experimentalmente implica altos costos de equipamiento.