Modelado Numérico de Tornados

Abstract

Los tornados son fenómenos muy violentos que pueden ocasionar daños materiales y pérdidas de vida. Pueden producirse en determinadas zonas y tienen un efecto localizado y devastador. Por su naturaleza y ocurrencia no es sencillo medir velocidades y presiones de los mismos. A los efectos de estudiarlos se suele utilizar dispositivos que reproducen en laboratorios las condiciones de formación de tornados.
En este trabajo se trata el modelado numérico de tornados. Para ello se ha utilizado el software PETSc-FEM (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation - Finite Element Method), desarrollado en el CIMEC (Centro Internacional de Métodos Computacionales para Ingeniería), basado en elementos finitos y que utiliza procesamiento distribuido (cálculo paralelo), corriendo sobre el cluster Aquiles del CIMEC, compuesto por 82 nodos de cálculo. PETSc-FEM modela las ecuaciones de Navier-Stokes no estacionarias incompresibles, mediante una formulación SUPG/PSPG (Streamline-Upwind Petrov-Galerkin / Pressure Stabilizing Petrov-Galerkin) de elementos finitos y con un modelo de turbulencia del tipo L.E.S. (Large Eddy Simulation).
Se ha modelado un dispositivo experimental, obtenido de la literatura, consistente en dos regiones diseñadas para reproducir el flujo de viento de un tornado, una región de convección y una región de convergencia, y en función del número de Reynolds y de la Relación de Remolino, obtenemos el patrón de flujo que simula al tornado.
En este trabajo se muestran algunos resultados preliminares que son similares a los reportados en la literatura. Esto permite considerar que la técnica utilizada puede servir a los efectos de evaluar la acción de tornados sobre las construcciones, que es el objetivo de nuestro proyecto.