Condiciones de contorno y modelos de disipación para la resolución numérica de problemas no estacionarios

Zusammenfassung

El objetivo de esta tesis ha sido desarrollar una serie de algoritmos que permitan la resolución numérica de problemas no estacionarios, con especial énfasis en turbomaquinaria. Para ello, se ha partido de un código ridimensional, no estructurado y estacionario, que ha sido desarrollado de forma paralela a la presente tesis. La aplicación de unas condiciones de contorno no estacionarias y no reflexivas en las entradas y salidas son fundamentales para evitar las posibles reflexiones de carácter no físico de las ondas que salen del dominio y que producen las condiciones de contorno utilizadas normalmente en los códigos estacionarios. En este sentido, se ha analizado e implementado un modelo de condiciones de contorno bidimensional, no estacionarias y no reflexivas. La propagación correcta de los campos no estacionarios en el seno del campo fluido resulta un problema crítico en códigos que tienen que añadir términos de disipación numérica en su formulación. La forma de evitar el excesivo amortiguamiento que sufren las ondas al atravesar el dominio es a través de modelos de viscosidad artificial más complejos que los que generalmente se utilizan. Se ha desarrollado y validado un modelo matricial de viscosidad artificial para mallas no estructuradas. Otro objetivo esencial es retener el efecto del número real de álabes de cada fila en el cálculo de la interacción rotor/estátor de forma económica. Esto se ha conseguido mediante la utilización de unas condiciones de contorno desfasadas en el tiempo, que reducen el tamaño del problema a la configuración mínima formada pro un único pasaje. Estas condiciones se han desarrollado e implementado siguiendo dos métodos diferentes: el primero, propuesto por Erdos y otros, se conoce como técnica del "almacenamiento directo", y e segundo es el método de los desarrollos de Fourier, que fue propuesto por He. Ambos métodos se han aplicado y validado, en configuraciones d