Dinm̀ica de Fluidos Computacional CFD - Přez ℓvila Alan Didier; Osorio Viana Wilmar; Universidad Nacional de Colombia. Sede Manizales
Con este artc̕ulo se desea dar una breve introduccin̤ al mundo de CFD, mostrando las ecuaciones principales en cuanto al manejo de la dinm̀ica de los fluidos, las principales formas de solucin̤ de los sistemas formados y algunas ilustraciones que pueden mostrar las interesantes aplicaciones en ingeniera̕. Se desarrolla un ejemplo sencillo de solucin̤ para una ecuacin̤ diferencial parcial por el mťodo de diferencias finitas. Y se citan los resultados obtenidos por J. S. Jayakumar [7] en sus estudios para un intercambiador helicoidal con CFD para poder visualizar alguna de tantas aplicaciones de CFD.Antes de contestar la pregunta de que es CFD, es necesario recordar cuales son los tres principios bs̀icos que rigen a los fluidos: La conservacin̤ de la masa, la segunda ley de newton (F = m a) y la conservacin̤ de la energa̕. Estos principios se representan matemt̀icamente por medio de ecuaciones, generalmente ecuaciones diferenciales parciales (EDP). Para obtener una descripcin̤ completa del campo de un fluido es necesario representar por medio de unas ecuaciones las leyes que rigen los fluidos tomando en cuenta el avance de estos en el espacio y/o tiempo. Sin embargo algunos problemas de flujo de fluidos se pueden simplificar y no es necesario tener en cuenta en su solucin̤ el espacio y/o tiempo. La solucin̤ a todos estos problemas requieren de mťodos numřicos, y CFD es el conjunto de estos mťodos que han sido desarrollados para la solucin̤ de estos problemas. Para la solucin̤ de dichos mťodos se requieren computadores de alta velocidad, y el avance de CFD se ve influenciado en gran medida del desarrollo de hardwares de alta velocidad, debido a que la solucin̤ a estos problemas requiere del manejo de cantidades enormes de nm͠eros. Algunos mťodos de solucin̤ a estos problemas son los mťodos de diferencias finitas y volumen finito. Para la solucin̤ de algunos problemas tambiň es necesario utilizar mťodos de discretizacin̤. Y en general la descripcin̤ de dichas leyes se representan en ecuaciones elp̕ticas o parabl̤icas. En s ̕podra̕mos resumir CFD como la sistematizacin̤ de mťodos numřicos para la solucin̤ de las ecuaciones que rigen la dinm̀ica de los fluidos alrededor de un objeto teniendo en cuenta que en la interaccin̤ del fluido con estos objetos ocurren fenm̤enos como la disipacin̤, difusin̤, conveccin̤, ondas de choque, las superficies de deslizamiento, capas lm̕ite, y turbulencia. La aplicacin̤ de CFD es diversa, algunos de los campos en donde se aplica son: Mecǹica de fluidos, transferencia de calor, aerodinm̀ica espacial (vehc̕ulos espaciales), aerodinm̀ica de vehc̕ulos terrestres, dinm̀ica de vehc̕ulos navales y otras ms̀.