Comparación de flujo hiperconcentrado con fluido newtoniano mediante el modelamiento bidimensional

Abstract

El objetivo de esta investigación es dar un estimado del tamaño de malla y tiempo computacional apropiados para cada escenario en un canal de 70 metros de ancho utilizando modelación. Además, se examina el comportamiento de varios métodos utilizados en los modelos hidrodinámicos, que previamente se habían sido identificados como objeto de estudio. La modelación y los estudios hidrológicos permiten obtener resultados y evaluaciones sobre el comportamiento de un flujo más real. En AutoCAD Civil 3D, se creó la geometría de los escenarios de canal, teniendo en cuenta características como, pendiente y rugosidad. Además, se consideró que de caudal se usaría: 100 𝑚�3/𝑠�, 200 𝑚�3/𝑠� y 300 𝑚�3/𝑠� ; la pendiente de 0.05m, 0.07m y 0.09m; y la rugosidad de 0.040. Se puede utilizar un esquema unidimensional para un canal, pero un río requiere un esquema bidimensional. La ecuación de energía, las ecuaciones de Saint- Venant (2D) y la onda difusa se utilizaron para esto. La primera es para modelamiento unidimensional, mientras que las dos siguientes son para modelamiento bidimensional. En esta investigación, se empleó un modelo numérico para simular y fue el HEC-RAS. En conclusión, para cada uno de los 108 escenarios, se realiza un análisis de cada modelo hidrodinámico utilizado en el estudio, donde se contrastan ambas simulaciones. También se obtienen datos de tamaño de malla y tiempo computacional. De esta manera, se evalúan sus usos potenciales, que dependen de una variedad de habilidades, como el método de mallado y las condiciones de contorno en la importación de datos.

The objective of this research is to give an estimate of the appropriate mesh size and computational time for each scenario in a 70-meter-wide channel using modeling. In addition, the behavior of several methods used in hydrodynamic models, which had previously been identified as the object of study, is examined. Modeling and hydrological studies allow obtaining results and evaluations on the behavior of a more realistic flow. In AutoCAD Civil 3D, the geometry of the channel scenarios was created, taking into account characteristics such as slope and roughness. In addition, it was considered that the flow rate would be: 100 𝑚3/𝑠, 200 𝑚3/𝑠 y 300 𝑚3/𝑠; the slope of 0.05m, 0.07m and 0.09m; and the roughness of 0.040. A one-dimensional scheme can be used for a channel, but a river requires a two- dimensional scheme. The energy equation, the Saint-Venant (2D) equations and the diffuse wave were used for this. The first one is for one-dimensional modeling, while the following two are for two-dimensional modeling. In this research, a numerical model was used to simulate and it was the HEC-RAS.In conclusion, for each of the 108 scenarios, mesh size and computational time data are obtained, as well as an analysis of each hydrodynamic model in the study, where both simulations are contrasted. In this way, their possible applications are evaluated, which depend on various capabilities, such as the meshing method, the boundary conditions in the data import. In conclusion, for each of the 108 scenarios, an analysis of each hydrodynamic model used in the study is performed, where both simulations are contrasted. Mesh size and computational time data are also obtained. In this way, their potential uses are evaluated, which depend on a variety of skills, such as the meshing method and the boundary conditions in the data import