Evaluación de Simulaciones Numéricas Bi y Tridimensionales del Flujo en una Confluencia Fluvial

Abstract

Las confluencias son ambientes complejos presentes en los sistemas fluviales debido a que la convergencia de dos o más flujos produce complejos patrones hidrodinámicos. Una característica hidrodinámica relevante es la formación de una interfase de mezcla entre los flujos convergentes y el desarrollo de estructuras de flujo coherentes de gran escala dentro de esta interfaz. Los procesos hidrodinámicos que se desarrollan en las interfaces de mezcla están gobernados por diferentes parámetros geométricos y del flujo. En este trabajo se presenta la evaluación numérica del comportamiento hidrodinámico de una confluencia de dos flujos paralelos. Para ello se han utilizado, en el código libre y abierto OpenFOAM(R) (Open Field Operation and Manipulation), modelos numéricos en dos y tres dimensiones para representar flujos turbulentos a los fines de evaluar las bondades y limitaciones de cada uno de ellos. Estos modelos fueron validados utilizando datos experimentales específicamente registrados para este estudio en un canal de sección rectangular a fondo rígido en las instalaciones del Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (IMFIA), Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. En la etapa de validación incluida en este trabajo se compararon los campos medios de velocidades observados en la instalación experimental y en las simulaciones numéricas. Los modelos numéricos computacionales utilizados para simular la confluencia de flujos paralelos reproducen cualitativamente los principales procesos físicos observados durante los experimentos, logrando representar las zonas de estancamiento, de aceleración del flujo, y la formación y desprendimiento de vórtices. Trabajos futuros prevén la aplicación del modelo numérico finalmente seleccionado para representar el flujo para distintos rangos de condiciones geométricas (diámetro de la nariz de la confluencia y ángulo de aproximación) y de flujo (relación de caudales y momentos de flujo).