Modelo condensado para el estudio de flujos convectivos en una cavidad

Abstract

Una de las motivaciones principales de este trabajo es el estudio del comportamiento termohidráulico del fluido refrigerante en un transformador de potencia tipo ONAN (Oil Natural Air Natural). El modelado numérico tridimensional que permite estudiar este dispositivo basado en una sección representativa del mismo, presenta una geometría particular que puede a su vez ser simplificada. En este trabajo se propone un modelo condensado que se obtiene mediante la integración de las ecuaciones de conservación de continuidad, momento y energía, reduciendo la dimensionalidad del problema a uno 2D. Esta integración se realiza considerando conocidas las dependencias de la velocidad y temperatura en función de la tercera coordenada (coordenada de integración). Este tipo de enfoque ha sido empleado por otros autores (A. Nakayama et.al., Int J Comut Fluid Dyn, 20(2):99–104 (2006)) y con esta herramienta se busca extender este procedimiento a la ecuación de transporte de energía acoplada a la de momento para el estudio de flujos convectivos con la intención de obtener una herramienta de optimización que permita realizar modificaciones de diseño (geometría, parámetros materiales y relacionados con la transferencia térmica) y reducir los largos tiempos de cálculo asociados al modelado 3D de este problema. Este costo computacional puede ser considerable dependiendo de la complejidad de la geometría y de las escalas características involucradas. En este trabajo se presentan resultados comparativos entre el modelo 3D y el obtenido con el modelo numérico condensado cuyo costo computacional es significativamente menor.