García Uribe, Federico

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    Modelo numérico para flujo mixto: flujo presurizado/superficie libre
    (2009) García Uribe, Federico; Silva Araya, Walter F.; College of Engineering; Rivera Santos, Jorge; Segarra, Rafael; Department of Civil Engineering; Colón Ramírez, Silvestre
    En esta investigación se desarrolló un modelo numérico de flujo mixto – (flujo presurizado/superficie libre) – aprovechando la similitud existente entre las ecuaciones de continuidad y momentum que gobiernan el flujo no-permanente en canales, conocidas como las ecuaciones de Saint Venant, y las que gobiernan el flujo transitorio en conductos a presión. Para resolver los fenómenos de flujo mixto, se usó un solo conjunto de ecuaciones, las de Saint Venant, sin importar si el flujo es libre o presurizado. Para ello, el modelo propuesto incorporó el concepto de la Ranura de Preissmann y la transición propuesta por León et al. (2007). Las ecuaciones de Saint Venant fueron resueltas utilizando el esquema numérico de MacCormack y las condiciones de frontera usando el Método de las Características. Inicialmente el modelo propuesto fue comparado numéricamente con otros esquemas matemáticos, y posteriormente fue comparado experimentalmente con un modelo físico construido en el Laboratorio de Experimentación de Mecánica de Fluidos del Recinto Universitario de Mayagüez de la Universidad de Puerto Rico. Dentro de los resultados numéricos más importantes obtenidos se resalta que el modelo propuesto predijo la variación de la carga hidráulica para varias situaciones. Asimismo, la incorporación de la transición propuesta por León et al. (2007), en la Ranura de Preissmann fue de vital importancia para evitar inestabilidades en la simulación. En comparación con el modelo físico, los valores determinados en el modelo numérico predijeron con exactitud los valores experimentales mientras el tubo se encuentre completamente presurizado. En las proximidades de flujo libre, el modelo numérico no predijo los valores experimentales como se esperaba.