Análisis de
Fluidos para cualquier Sistema CAD 3D
Lista de Mejoras y Nuevas
Capacidades
(Enero-2003)
La nueva versión EFD.Lab 3.0 incorpora numerosas mejoras, novedades y modificaciones en respuesta a las necesidades y peticiones de clientes y usuarios. A continuación resaltamos las novedades más importantes:
Contenido:
Nuevos Modelos de Materiales Mejoras Tecnológicas y Nuevas Capacidades de Análisis Mejoras en el Interface de Usuario Mejoras en el Monitor de Convergencia Mejoras en la Visualización de Resultados
q Modelos de Líquidos "No-Newtonianos":
EFD.Lab 3.0 es capaz ahora de calcular el flujo laminar de líquidos inelásticos
viscosos No-Newtonianos. Recordar que se entiende por fluido Newtoniano aquel donde el
esfuerzo cortante sobre una interfaz tangente a la dirección del flujo es proporcional a
la tasa de cambio de velocidad con respecto a la distancia, donde la diferenciación se
toma en una dirección normal a la interfaz. Los modelos No-Newtonianos disponibles en
EFD.Lab se basan en el supuesto de que el esfuerzo cortante del flujo (t) es función de la tasa de
corte (dV/dy). EFD.Lab 3.0 dispone de los siguientes modelos de fluidos viscosos
inelásticos No-Newtonianos:
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Modelo de
Herschel-Bulkley, es un caso especial del Modelo de la Ley de Potencia donde el
esfuerzo cortante (t)
está relacionado con la tasa de corte (dV/dy) de la siguiente forma: t = K•(dV/dy)n +
to,
donde K es el coef. de consistencia del líquido (Pa•sn), "n" es
el índice de la Ley de Potencia (valor adimensional) y to es la Tensión de Fluencia (Pa)
del líquido. Este modelo incluye los siguientes casos particulares:
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Modelo de la Ley de
Potencia, que se diferencia del Modelo de Herschel-Bulkley en que los valores de (t) están limitados entre un
mínimo y un máximo, por tanto se deben especificar los valores de viscosidad dinámica
mínima y máxima (Pa•s) además del coef. de consistencia K del líquido (Pa•sn)
y el índice "n" de la ley de potencia. |
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Modelo de Carreu,
donde el esfuerzo cortante (t) está relacionado con la tasa de corte (dV/dy) de la siguiente forma: t = h•(dV/dy), con h = h¥ + (ho - h¥) • [1 + K1 • (dV/dy)2 ](n-1)/2 donde h¥ es la viscosidad dinámica del líquido a una tasa de corte infinita, es decir, la viscosidad dinámica mínima (Pa•s), ho es la viscosidad dinámica del líquido a una tasa de corte nula, es decir, la viscosidad dinámica máxima (Pa•s), K1 es la constante de tiempo (segundos) y "n" es el índice de la Ley de Potencia (valor adimensional). Este modelo es la versión "suave" del Modelo de la Ley de Potencia con las restricciones de h anteriormente mencionadas. |
| Flujo de Líquido No-Newtoniano entre dos placas paralelas | |
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 Perfil de Velocidad Transversal |
 Pérdida de Carga a lo largo del conducto |
| Flujo de Líquido No-Newtoniano a través de Canal Rectangular [Georgiou G., Momani S., Crochet M.J., and Walters K.: Newtonian and Non-Newtonian Flow in a Channel Obstructed by an Antisymmetric Array of Cylinders. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, v.40 (1991), p.p. 231-260] |
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  Distribución de Velocidad, Caudal y Presión a lo largo del Canal |
q Radiación
"Superficie-a-Superficie":
EFD.Lab 3.0 es capaz ahora de calcular la Transferencia de calor por Radiación
entre sólidos con una emisividad específica, así como entre sólidos y contornos de
dominios computacionales. La radiación de calor entre sólidos se considera difusa y los
fluidos del modelo nunca ganan ni pierden calor por radiación. Las caras de los sólidos
que no sean ni cuerpos negros ni cuerpos blancos se considera que se comportan como
cuerpos grises ideales. El intercambio de calor por radiación entre sólidos se calcula
simultáneamente junto con el de transferencia de calor por convección y radiación.
| Transmisión de Calor por Radiación desde una Bola Negra Caliente + Reflector de Cuerpo Blanco a una Pantalla | |
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 Temperatura en la Superficie de la Pantalla |
 Temperatura en la Sección Transversal de la Bola |
q Nueva Condición de Contorno
"Coeficiente a"
Para acelerar la resolución de problemas conjugados de transferencia de calor
EFD.Lab 3.0 permite simplificarlos aplicando a las paredes externas del fluido
una nueva condición de contorno térmica. En análisis internos este valor permite
calcular el flujo de calor entre las paredes exteriores y el fluido exterior (no
modelizado) indicando la temperatura ambiente del fluido y el coeficiente de transferencia
de calor. Los posibles usos de este parámetro son los siguientes:
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Condición de Pared Real:
esta condición de contorno permite especificar la rugosidad de la pared, la temperatura
de la pared y el coef. de transmisión de calor de la pared. Con estos datos EFD.Lab
calcula el flujo de calor entre la pared y el fluido. |
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Condición de Pared Real
Externa: esta condición de contorno para problemas internos permite
especificar tanto el coef. de transmisión de calor en el exterior de la pared como la
temperatura ambiente del fluido externo. Con estos datos EFD.Lab calcula la transferencia
de calor entre las paredes y el fluido exterior. |
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Temperatura Ambiente del
Fluido: el valor de la temperatura de referencia del fluido se necesita para
calcular el coef. de transferencia de calor a, así a = q/(Tf - Ts) donde q es el flujo de calor entre la pared y el fluido calculado por EFD.Lab, Ts es la temperatura de la pared calculada por EFD.Lab, y Tf es la temperatura de referencia del fluido exterior indicada por el usuario. |
| Flujo en una Tubería con un Coef. de Transmisión de Calor aplicado en la Pared Externa + Tª ambiente |
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 Variación de la Temperatura con el Radio |
Mejoras y Novedades Tecnológicas
q Mejoras en el Cálculo del Flujo de Calor por Convección:
EFD.Lab 3.0 incluye una nueva técnica de modelado de capa límite para el
cálculo de la capa límite térmica y dinámica en la unión entre sólido y fluido. Esta
nueva técnica mejora la precisión del cálculo de transmisión de calor entre fluido y
sólido en los casos en los que la analogía de Reynolds-Colburn no es válida, por tanto
la transición entre flujo laminar/turbulento en la capa límite es mucho más exacta,
así como la influencia de la rugosidad de la pared. También mejora la precisión del
cálculo de transferencia de calor en puntos dispersos y expande la validez del método a
modelos con bajo nº de Reynolds (menor que 1).
El siguiente ejemplo muestra un problema de Transferencia de Calor por Convección en una placa con un escalón de temperatura en la pared sobre la capa límite laminar (la analogía de Reynolds-Colburn empleada en EFD.Lab 2.1 no era aplicable para resolver este tipo de problemas):
| Flujo sobre una Placa Caliente | |
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 Coef. Transferencia de Calor a lo largo de la placa |
 Capa Límite Térmica
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q Mejoras en el Cálculo de Transferencia de Calor a través de
Sólidos:
EFD.Lab 3.0 incluye una nueva técnica llamada "flujo a través de
superficie" que mejora el cálculo de transferencia de calor entre sólidos debido a
una técnica inteligente del cálculo de flujo de calor a través de una superficie
sólida incluso si el sólido no está incluido por completo en el dominio computacional.
El siguiente ejemplo muestra las diferencias de resultados entre la vieja versión de EFD.Lab 2.1 y EFD.Lab 3.0. Se demuestra que la nueva versión 3.0 es mucho más exacta ya que el calor no se filtra a través de la placa sólida con baja conductividad térmica porque en efecto es un aislante (la interpolación está desactivada).
| Transferencia de Calor a través de Sólidos con Baja Conductividad | |
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 Resultados de EFD.Lab 2.1 |
 Resultados de EFD.Lab 3.0 |
q Mejoras en el Cálculo de Transferencia de Calor en Sólidos de
Pequeño Espesor:
Desde el punto de vista de mallado no hay diferencias entre las uniones
sólido/fluido, sólido-1/sólido-2, medio-poroso/medio-sólido, o
medio-poroso/fluido.Cada unión es una frontera entre diferentes materiales y substancias
y los refinados de malla se aplican de igual forma a cada tipo de interface.
El siguiente ejemplo muestra un problema resuelto tanto con EFD.Lab 2.1 como con la nueva versión 3.0 en donde se demuestra que la nueva versión es mucho más exacta resolviendo problemas que presenten conductos sólidos muy estrechos:
| Transferencia de Calor en Conducto Sólido de Pequeño Espesor | |
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 Resultados de EFD.Lab 2.1 |
 Resultados de EFD.Lab 3.0 |
q Refinamiento de la Temperatura:
EFD.Lab 3.0 incluye una nueva técnica de refinamiento adaptativo de la solución
en los dominios sólidos y fluidos del modelo. La mejora en el procedimiento de refinado y
el criterio inteligente de refinado permite una mayor precisión en la resolución de
problemas de transferencia de calor y un refinado de malla más eficiente.
El siguiente ejemplo explica un caso resuelto tanto con EFD.Lab 2.1 como con la nueva versión 3.0 usando los mismos parámetros de solución (nivel de precisión = 8, es decir, se llevan a cabo dos niveles de refinamiento adaptativo). Se demuestra que los resultados de la nueva versión EFD.Lab 3.0 son mucho más exactos:
| Transferencia de Calor en Sólidos con Gradientes Térmicos Elevados | |
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 Resultados de EFD.Lab 2.1 |
 Resultados de EFD.Lab 3.0 |
Mejoras en el Interface de
Usuario
- Definición de unidades personalizadas y posibilidad de añadirlas al "Engineering Database"
- Soporte de las "Engineering Databases" basadas en Servidor a través de la red local.
- Mejora del interface de usuario para utilizar resultados como condiciones iniciales.
- Añadir parámetros de usuario a la
visualización de resultados:
- Definición basada en la combinación de resultados existentes mediante expresiones aritméticas.
- Aplicable a todos los resultados del análisis.
Mejoras en el Monitor de
Convergencia
- Objetivos de Convergencia:
- Mejora del algoritmo de cálculo de los objetivos límites como criterio de convergencia.
- La visualización de la media de objetivos sobre un intervalo ayuda a entender mejor la convergencia.
- Representación de los valores mín., máx. y medios de los objetivos de convergencia.
- Representación de los momentos de refinamiento en escala de tiempo e iteración.
- Pre-Visualización:
- Opción de Zoom durante la Pre-Visualización.
- Gráficos de Pre-Visualización sin Interpolación.
Mejoras en la Visualización de
Resultados
- Mejora de las animaciones de resultados en régimen permanente.
- Mejoras en el manejo de datos:
- Copiar/pegar datos en tablas.
- Interface de usuario para trayectorias de flujo.
- Interface de usuario para visualización de la malla en 3D.
- Más información en pantalla sobre objetivos de análisis.
- Tiempo de CPU en la salida de resultados.
- Malla disponible en formato de salida con resultados en régimen transitorio.
