Determinación del modelo de turbulencia óptimo para la simulación numérica de la caída de presión en una válvula de bola

Abstract

El presente trabajo de investigación se enfocó en la simulación en Ansys Fluent de un flujo estacionario de agua a través de una válvula de bola de pvc de una pulgada de diámetro nominal para calcular los valores de la presión estática en un punto aguas arriba de dicha válvula y compararlos con resultados experimentales. La importancia del presente trabajo nació de la necesidad de realizar simulaciones rápidas y también cuando no se dispone de los recursos para realizar simulaciones en estado transitorio. El objetivo central de la tesis fue determinar el modelo de turbulencia óptimo entre tres modelos disponibles: 𝑘����������� − 𝜖����������� estándar, 𝑘����������� − 𝜖����������� RNG y 𝑘����������� − 𝜖����������� realizable. El propósito del experimento fue determinar la presión estática y el caudal del agua a una temperatura de 18.2 °C para ángulos de apertura entre 55° a 75°. Se obtuvieron valores de la presión estática muy cercanos entre sí para cada modelo de turbulencia los cuales se desempeñaron mejor a diferentes ángulos de apertura. Sin embargo, tomando en cuenta el tiempo de simulación y problemas de convergencia se concluyó que el modelo de turbulencia 𝑘����������� − 𝜖����������� estándar es el modelo óptimo con un error porcentual máximo de 15.9% a un ángulo de apertura de 55°.