Desarrollo De Un Paquete De Herramientas Para Problemas De Flujo Viscoso Incompresible Bidimensional A Bajo Número De Reynolds.

Abstract

El presente trabajo expone herramientas desarrolladas para el análisis de problemas
de Mecánica de Fluidos viscosos bajo régimen de flujo incompresible en dos dimensiones.
Dichas herramientas han sido generadas aplicando el método de elementos finitos, y
programadas en lenguaje Fortran 90, bajo un concepto modular de programación. Esto permite
extender en un futuro, de manera directa, el rango de problemas a solucionar. Principalmente
se han implementado dos algoritmos de integración temporal de las ecuaciones de
gobierno de características muy diferentes. Uno de éstos es el esquema de Pasos Fraccionados
tipo Euler Forward, y el otro es el esquema Implícito Monolítico en sus versiones de primer
y segundo orden de precisión en el tiempo. En ambos se estabiliza la advección y las
presiones a través de un método SUPG de alto orden. Se han implementado elementos triángulos
lineales y cuadráticos, estos últimos casi desconocidos en el área de Mecánica de Fluidos.
Además se han implementado las condiciones de contorno sobre velocidades y presiones
y condiciones de contorno especiales como condición de tensión normal nula y condición
de contorno abierto. También se ha implementado el cálculo de esfuerzos resultantes en zonas
del contorno de interés. Con el software desarrollado pueden solucionarse problemas de
flujo viscoso isotérmico bidimensional e incompresible a números de Reynolds bajos, donde
la captura de la capa límite se realiza a través de la discretización elemental en zonas cercanas
al contorno con condición de deslizamiento nula. En todo el desarrollo se ha utilizado la
tecnología de álgebra de matrices sparse CSR.