Combinación del método de las características con el método de la función de nivel para la integración de las ecuaciones de Navier-Stokes con superficie libre

Resumen

En este trabajo se pretende presentar una metodología eficaz para obtener los campos de velocidad, presión y la posición de la superficie libre en problemas donde el fluido se considera newtoniano e incompresible. Ello se realiza mediante la integración de las ecuaciones de Navier –Stokes promediadas (RANS) y la ecuación de transporte de la superficie libre. Dichas ecuaciones se discretizarán temporalmente mediante el Método de las Características y espacialmente mediante el Método de los Elementos Finitos, resolviéndose finalmente mediante el algoritmo del Gradiente Conjugado. La técnica que se utiliza para el seguimiento de la superficie libre en aquellos problemas en los que interaccionan dos medios de viscosidad y densidad distintas es conocida como función de nivel “level set”, y se basa en el transporte de una función escalar que no es otra cosa que una medida de la distancia respecto a la superficie libre. El modelo de turbulencia empleado en las simulaciones ha sido el de Smagorinsky. Se proponen diversos ejemplos y resultados que ayudan a entender este procedimiento donde se incluyen casos con y sin superficie libre.