Cálculo Paralelo en Problema de Mecánica de Fluidos con Superficies Libres: Simulación y Validación Experimental

Abstract

En este trabajo presentamos un estudio numérico y experimental para el problema de fluidos confinados en estanques de sección rectangular sometidos a desplazamientos impuestos. Para la simulación se utiliza una formulación que resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes en forma
monolítica para todo el dominio de análisis. El seguimiento de la superficie libre se realiza con un método de seguimiento Lagrangeano partículas marcadoras de la interfaz. El código de análisis existente en su versión secuencial se extiende y adapta a una arquitectura paralela de memoria
compartida utilizando estructuras del software libre Open Multiprocessing standard (OpenMP) en los bloques de cálculo de matrices y vectores del método de elementos finitos. Para la solución del sistema algebraico resultante se utilizan las librerías incluidas en el compilador del procesador Intel Math Kernel Library (MKL). Los resultados de la evolución de la superficie libre en puntos de control determinados se validan con los registros experimentales obtenidos con sensores ultrasónicos de nivel.
Las experiencias se realizan en una mesa vibradora que permite imponer desplazamientos controlados a un estanque contenedor de agua de sección rectangular. El movimiento impuesto es del tipo senoidal y se realiza un barrido de frecuencias con la finalidad de analizar el comportamiento de la superficie libre para frecuencias cercanas a resonancia en el primer modo del sistema analizado.