6. Issues for policy
6.8 Conclusion
por capa límite, arista, cara, volumen o grupo
El símbolo de cada comando se localiza en esta tabla
Tabla 10. Lista de comandos para crear mallas [10].
Símbolo Comando Capa límite Arista Cara Volumen Grupo
Al terminar de dibujar la geometría la siguiente etapa es la exportación o el mallado, este tiene como función el de crear micro caras para geometrías en 2D, o micro volúmenes en 3D en donde se defina las condiciones de entrada y salida
76 así como los puntos donde el modelo de turbulencia va a calcular y dependiendo del numero de iteraciones solicitadas o requeridas por la geometría o volumen, el numero de veces que llevará a cabo ese calculo hasta que la diferencia entre el último y penúltimo cálculo sea menor a un valor predeterminado (por ejemplo menor a 1*10-4).
El tipo de malla a utilizar puede ser la que el programa Fluent sugiera o la que más parecida sea a nuestra geometría en caso de 2D, sin embargo, el mallado estructurado se realiza con el fin de disminuir errores en cálculos, tiempos de convergencia, convergencia misma de la geometría, uso eficiente de los recursos de computo, principalmente. En este tipo de malla es necesario dividir la geometría en secciones con el fin de obtener la malla más apropiada para la sección a mallar, es decir, si nuestra geometría esta compuesta de diferentes geometrías enlazadas, estas seguirán, solamente que para cada una de ellas se seleccionará un tipo de malla.
Para las geometrías en 3D el procedimiento es similar, debido a que primero es necesario obtener las malla de la base, esta puede estar compuesta de varias geometrías en 2D por lo que se utilizaría el procedimiento anterior, posteriormente con ayuda de la “malla base”, se seleccionará el tipo de mallado en 3D equivalente al utilizado anteriormente.
La importancia del mallado (estructurado o no estructurado) por el momento llega a ser decisiva en cuanto a los modelos de turbulencia utilizados respecta, ya que el utilizando un tamaño adecuado de la malla, puede otorgarnos mayor información en todas las variables termodinámicas a estudiar. Sin embargo en caso de ser excesivamente pequeña el número de cálculos y tiempo se elevan de manera exponencial y se corre el riesgo de agotar los recursos del sistema.
Otra de las consideraciones necesarias al plantear un problema para resolver por medio de CFD es la manera de simplificar la geometría, buscar simetrías, conocer más acerca del fenómeno que se está estudiando, identificar el modelo de turbulencia más adecuado y el programa más validado para resolver nuestro caso.
Otra consideración importante es la definición del estudio de la capa límite, la cual debe desarrollarse una malla inicial, en la zona donde queremos observar resultados de estos cálculos, y posteriormente definir el tamaño de la malla de la geometría, la cual esta “anclada” o relacionada con el tamaño de la malla que se
77 utilizará en la geometría, ya que su relación le impide no considerar el numero de nodos propuestos inicialmente de la malla de capa límite. Estos cálculos en ocasiones no son considerados en el número de nodos, es decir memoria RAM disponible.
En la topología del mallado, se realizó un acercamiento con una malla estructurada para pasar finalmente a una de capa límite anclada a una hexaédrica/híbrida, ya que fue la única de las mallas no adaptativas que pueden utilizarse en Fluent. Con respecto a las mallas adaptativas (material presentado en el estado del arte), los tiempos de convergencia se disminuyen de manera importante, sin embargo la codificación de los métodos numéricos que resuelvan a partir de esta malla son aun mas complicados, además de que una malla adaptativa debería ser propuesta por el programa a fin de que el usuario que desconozca las generalidades del caso pueda obtener resultados útiles, en caso contrario primero se deberá conocer el caso utilizando malla estructurada y realizar una malla “mas fina” con adaptativa.
En investigaciones computacionales del proceso de mezclado en el modelo del quemador se investigo los siguientes problemas:
• Particularidades del flujo en corriente del aire • Interacciones entre el flujo de aire y chorros de gas
• Interacciones entre el flujo de aire en capa límite y bases de los chorros de gas
• Intercambio de masa entre el flujo principal y nicho
• Cambio de masa de los chorros en el proceso de mezclado • La formación de la mezcla en el quemador
Entre los requerimientos a la malla en el modelo del quemador se mencionan: • Malla fina (1*1*1 mm) en zona del flujo principal y en zona de mezclado • Malla mas fina en la zona de la formación de la capa límite
• Cantidad de numero de nodos menor a 5 10 * 5
Capa límite:
La capa límite define el espacio de una fila de nodos en regiones inmediatamente adyacentes a una arista o cara. Se usa principalmente para el control de densidad de la malla, por lo tanto controlar la cantidad de información disponible para el modelo computacional en una región específica.78 Para definir una capa límite es necesario definir las siguientes variables:
• La arista o cara que esta adjunta a la capa límite.
• La cara o el volumen que define la dirección de la capa límite.
• El alto de la primera fila de los elementos de la malla.
• El factor de crecimiento que especifica el alto de cada fila subsiguiente de elementos.
• El numero total de filas que define la profundidad de la capa límite.
El numero de nodos que se obtuvieron en la simulación de una sección del quemador con 6 chorros fue de 324 000 nodos, para ello fue necesario utilizar el 80% de los recursos del equipo AMD1, en un equipo con la configuración modelo el número de nodos no debe ser mayor a 250 000, estas limitaciones están relacionadas con la cantidad de memoria RAM del equipo, sin embargo esta relación es exponencial, por lo que es necesario resolver el caso sin utilizar toda la capacidad del equipo, comprobar su convergencia y definir el tamaño óptimo de la malla para resolver.
Las condiciones de frontera son la definición de los parámetros de entrada y salida en caso de que los tengamos, además de proporcionar la mayor cantidad de información al programa para describir el fenómeno que se resuelve, en la siguiente sección se mencionarán los tipos y sus características generales.
3.4.3 Condiciones de frontera: Al terminar de dibujar la geometría es