Simulación Numérica y Experimental del Flujo en una Confluencia

La caracterizacion de las estructuras turbulentas presentes aguas abajo de confluencias fluviales se ha llevado a cabo tradicionalmente en analogia con distintos procesos turbulentos estudiados en profundidad en mecanica de los fluidos. Uno de los flujos analogos que podria ser adoptado para la caracterizacion de estructuras turbulentas en confluencias cuyas geometrias en planta de los flujos de aproximacion origina una zona de estancamiento aguas abajo de estos con un deficit de velocidad y una elevada transferencia lateral de cantidad de movimiento en la interfase de mezcla es el caso de estelas turbulentas generadas en flujos en presencia de un obstaculo. En este trabajo se detallan las simulaciones numericas y experimentales realizadas a los fines de evaluar la conveniencia del uso de esta analogia al caracterizar flujos en presencia de un obstaculo y en una confluencia con caracteristicas geometricas similares. Para ello se ha implementado un modelo numerico que permite resolver las ecuaciones que caracterizan el flujo incompresible en un dominio simplificado (flujos de aproximacion paralelos) y que esta implementado en el codigo libre y abierto OpenFOAM(R) (Open Field Operation and Manipulation). El modelo numerico fue validado utilizando datos experimentales especificamente registrados para este estudio en un canal de seccion rectangular a fondo rigido en las instalaciones del Instituto de Mecanica de los Fluidos e Ingenieria Ambiental (IMFIA), Facultad de Ingenieria, Universidad de la Republica, Montevideo, Uruguay. En la etapa de validacion se compararon los campos de velocidades longitudinales y los tiempos caracteristicos de las estructuras turbulentas obtenidas en el modelo experimental y el simulado numericamente para las dos configuraciones de flujo (flujo en presencia de un obstaculo y en una confluencia con caracteristicas geometricas similares) obteniendose un buen contraste en los resultados generados con ambos modelos (experimental y numerico). Trabajos futuros preven la utilizacion del modelo numerico para evaluar los rangos de condiciones geometricas (diametro de la nariz de la confluencia y angulo de aproximacion) y de flujo (relacion de caudales y momentos de flujo) para el cual la analogia propuesta es apropiada.