Simulación numérica de un flujo laminar incompresible en una cavidad cuadrada con tapa deslizante

Resumen

En este trabajo se realiza una simulación numérica de un flujo laminar incompresible en el interior de una cavidad cuadrada con tapa deslizante. Por lo tanto, se deduce un modelo matemático bidimensional basado en la formulación de función de corriente y vorticidad de las ecuaciones de Navier-Stokes y, en seguida, se discretiza este modelo en una malla computacional utilizando el método de Diferencias Finitas. Para la resolución de las ecuaciones discretizadas a partir de las condiciones iniciales y de contorno del problema, se implementa en el programa Matlab un código computacional basado en un proceso iterativo semi-implícito que está disponible en el texto. Mediante este código se realizan simulaciones para flujos incompresibles con números de Reynolds 100, 400 y 1000. La validación del código se realiza mediante comparaciones de los resultados numéricos obtenidos con resultados de referencia disponibles en la literatura. Los análisis resultantes de la simulación muestran que los flujos provocan la creación de una gran zona de recirculación cerca del centro de la cavidad y dos más pequeñas en las esquinas inferiores, cuya intensidad y tamaño dependen directamente del número de Reynolds correspondiente.