Control del comportamiento de la capa límite utilizando ...nodos donde se desprende la capa límite. –Sí se desea ver qué pasa al introducir la ecuación de energía se debe refinar

Control del comportamiento de la capa límite utilizando chorros sintéticos: Análisis topológico

Autores: Antonio Gutiérrez Santillán

Rubén Ávila Rodríguez

23 de noviembre

Licencia Creative Commons.

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• Esquema– Introducción

– Modelo físico

– Modelo matemático

– Método numérico

– Casos de validación

– Casos de estudio

– Resultados

– Conclusiones

Antonio Gutiérrez SantillánControl del comportamiento de la capa límite utilizando chorros sintéticos: Análisis topológico




• Introducción– Separación de la capa límite

• Se da cuando la capa límite literalmente se desprende de la superficie.

• Se puede identificar encontrando las singularidades en las ecuaciones de Navier-Stokes.





– Nodos singulares 3-D


Délery,J.(2013)

Formas que adquieren los nodos singulares en las ecuaciones de N-S Délery,J.(2013)




– Nodos singulares 3-D


Délery,J.(2013) Licencia Creative Commons.



• Uso de los chorros sintéticos– Modificar los coeficientes de arrastre y sustentación dentro de un

perfil NACA (Moin, D. 2008).

– Aumentar hasta 4.3 veces la disipación de calor dentro de micro-canales (Narayanaswamy 2010).





• Modelo físico





• Modelos matemáticos que gobiernan a los fluidos– Ecuación de continuidad

– Ecuación de Momentum

– Tensor de esfuerzos para el cálculo de las SFL





• Método de elementos espectrales h/p

– El dominio se dividió en macroelementos, no superpuestos (elementos de forma h).

– Se definen expansiones polinomiales por partes (orden polinomial p) dentro de cada macroelemento.





• Malla numérica (Miztli Nek5000)– Malla con 43,394

macroelementos hexaédricos

– Orden del polinomio

de expansión igual a p=7

Nodos por macroelemeto=343

No. Aprox nodos=14,884,142





• Casos de validación, Zhou and Zhong (2009)





• Pérfil de Blasius para la validación


“Hairpin Vortex” “Tilted vortex”



• Casos de estudio





• Resultados (Criterio-Q y la vorticidad)


“Hairpin Vortex” “Tilted vortex” Licencia Creative Commons.



– Líneas de fricción de superficie (Skin Friction Lines-SFL)


Sección 1 Sección 2 Sección 3 Sección 4




– Mapa. Efecto de tres chorros sintéticos sobre la zona de recirculación





– Mapa. Efecto de un chorro sobre la zona de recirculación





• Conclusiones– El número total de nodos de Miztli empleados para estas

simulaciones han variado entre 40 y 120, obteniendo resultados entre 5 y 7 días.

– Los resultados obtenidos concuerdan con los resultados experimentales y computacionales hechos por Zhou and Zhong (2009) y Zhou and Zhong (2010) .

– Se logró generar un mapa que ayuda a identificar a partir de qué punto los chorros rompen con la zona de recirculación y empiezan a generar nodos tipo (Focus), ayudando de esta manera a controlar los nodos donde se desprende la capa límite.

– Sí se desea ver qué pasa al introducir la ecuación de energía se debe refinar la malla y el tiempo de cómputo incrementaría bastante.



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