Técnicas Numéricas en Ingeniería de Fluidos – Jesús Manual Fernández Oro

Las técnicas numéricas en Ingeniería han experimentado un gran desarrollo en las últimas décadas y, en particular, la Mecánica de Fluidos ha sido una de las disciplinas científicas donde este auge ha tenido una mayor repercusión.

Para el estudio delas ecuaciones generales de comportamiento de los flujos se han desarrollado diversas técnicas y aproximaciones, siendo el Método de los Volúmenes Finitos (MVF) el más utilizado hoy día gracias a su flexibilidad y particular adecuación para describir ecuaciones de conservación.

En este libro, se presentan las bases de este método como herramienta para el estudio computacional de la Mecánica de Fluidos.

Se aborda el desarrollo de esta metodología mostrando cómo se implementan y se resuelven las ecuaciones de conservación (masa, momento, energía y especies)desde los casos más sencillos y simplificados hasta su formulación más general. Finalmente, se complementa el método con la inclusión de modelos de turbulencia y de otros modelos de propósito industrial que permiten extender la simulación delos flujos al ámbito de la Ingeniería de Fluidos.

CONTENIDO

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN AL CFD

1.1 ¿Qué es el CFD?
1.2 Reseña histórica sobre el CFD
1.3 Campos de aplicación
1.4 Ventajas e inconvenientes
1.5 Desarrollo y empleo de códigos: usuario frente a programador
1.6 Objetivos de este libro
1.7 Estructura del libro

CAPÍTULO 2. ALGUNAS IDEAS FUNDAMENTALES

2.1 CFD: estrategia de utilización
2.2 Discretización espacial: sistema algebraico de ecuaciones
2.3 Solución del sistema algebraico de ecuaciones
2.4 El problema de la no linealidad de las ecuaciones
2.5 Método iterativo de resolución
2.6 Criterio de convergencia para la solución iterativa
2.7 Estabilidad numérica
2.8 Precisión, consistencia, estabilidad y convergencia
2.9 El problema del cierre turbulento

CAPÍTULO 3. ECUACIONES DIFERENCIALES DE CONSERVACIÓN

3.1 Ecuación general de conservación
3.2 Ecuaciones de gobierno para el flujo y la transferencia de calor
3.3 Forma integral de la ecuación general
3.4 Ecuaciones simplificadas para la resolución del flujo: técnicas numéricas
3.5 Clasificación matemática de las ecuaciones en derivadas parciales
3.6 Condiciones iniciales y de contorno

CAPÍTULO 4. MÉTODO DE VOLÚMENES FINITOS (MVF)

4.1 Conceptos generales
4.2 Características y tipos de mallado
4.3 Discretización numérica por el método de volúmenes finitos
4.4 Implementación del método de volúmenes finitos
4.5 Métodos de discretización espacial
4.6 Métodos de discretización temporal

CAPÍTULO 5. MVF EN PROBLEMAS DIFUSIVOS PUROS

5.1 Difusión 1-D estacionaria
5.2 Difusión 2-D estacionaria
5.3 Implementación de condiciones de contorno
5.4 Difusión 2-D no estacionaria
5.5 Difusión 2-D en coordenadas cilíndricas
5.6 Difusión 2-D en dominios axisimétricos
5.7 Difusión 3-D no estacionaria
5.8 Consideraciones adicionales

CAPÍTULO 6. MVF EN PROBLEMAS DIFUSIVOS-CONVECTIVOS

6.1 Difusión-convección 1-D estacionaria
6.2 Difusión-convección 2-D estacionaria
6.3 Esquemas de primer orden con soluciones exactas
6.4 Esquemas de orden superior
6.5 Difusión-convección no estacionaria
6.6 Condiciones de contorno

CAPÍTULO 7. RESOLUCIÓN DE LAS ECUACIONES DE FLUJO

7.1 Introducción
7.2 Mallado decalado
7.3 Discretización de la ecuación de momento
7.4 Discretización de la ecuación de continuidad
7.5 Algoritmo SIMPLE de resolución
7.6 Otros algoritmos de acoplamiento presión-velocidad
7.7 Conclusiones y reflexiones finales

CAPÍTULO 8. CONDICIONES DE CONTORNO Y TÉRMINOS FUENTE

8.1 Introducción
8.2 Linealización
8.3 Condiciones de contorno típicas
8.4 Otras fuentes
8.5 Reflexiones finales y conclusiones

CAPÍTULO 9. MÉTODOS ITERATIVOS DE RESOLUCIÓN

9.1 Introducción
9.2 Algoritmo para matrices tridiagonales (TDMA)
9.3 Métodos iterativos Jacobi y Gauss-Seidel
9.4 Métodos multigrid
9.5 Reflexiones finales y conclusiones

CAPÍTULO 10. MODELIZACIÓN DE LA TURBULENCIA

10.1 ¿Qué es la turbulencia?
10.2 Escalas de la turbulencia: la cascada de energía
10.3 El problema del cierre de la turbulencia
10.4 Aproximaciones numéricas para el tratamiento de la turbulencia
10.5 Large Eddy Simulation (LES)
10.6 Modelos de turbulencia para las ecuaciones RANS
10.7 Estrategias y buenas prácticas para la utilización de los modelos de turbulencia

CAPÍTULO 11. APLICACIÓN DEL CFD A FLUJOS INDUSTRIALES (I-CFD)

11.1 Introducción
11.2 Transferencia de calor
11.3 Flujos multiespecie
11.4 Flujos multifásicos
11.5 Modelos de solidificación
11.6 Transporte de escalares como trazadores
11.7 Modelización del flujo en máquinas de fluidos
11.8 Reflexiones finales y conclusiones

DATOS DEL LIBROENLACE

Título Técnicas Numéricas en Ingeniería de Fluidos
Autor Jesús Manual Fernández Oro
Idioma Español
Tamaño 7 Mb
Formato PDF

Contraseña: www.libreriaingeniero.com

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