Dinámica de fluidos - Investigaciones

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Metodología Alternativa para el Aprendizaje de la Dinámica de Fluidos, Caso ESIQIE

Metodología Alternativa para el Aprendizaje de la Dinámica de Fluidos, Caso ESIQIE

justifican en el prefacio de esta obra, que basándose en las investigaciones sobre didáctica de la Física, acerca de las confusiones y dificultades para la apropiación de los conocimientos de ésta, han decantado por utilizar la pedagogía en la mayoría de sus tópicos, sin sacrificar nivel y rigor del texto (Resnick, Halliday y Krane, 2002, p.7). De lo anterior, surge la exhortación para los docentes en activo en ocuparnos de mejorar nuestro quehacer, una opción puede ser empleando aquellas metodologías existentes o de elaboración propia, que proporcionen mejores aprendizajes a nuestros alumnos, así como, indagar en las dificultades que presentan para apropiarse del conocimiento. Es conocida la dificultad –reflejada en el rendimiento académico- y apatía de los estudiantes por las ciencias factuales –como la Física-, aun estudiando ingeniería. Las razones son diversas y multifactoriales. Y, si a lo anterior le sumamos que seguimos instruyendo de la misma forma (clase magistral), evidentemente, los índices de reprobación se mantendrán constantes o al alza. Hasta la fecha no se han instituido metodologías de aprendizaje que mejoren el rendimiento académico en la Academia de Física de la ESIQIE, una alternativa que no impacta de forma exitosa son los talleres de estudio para evaluaciones de título de suficiencia (ETS); desde la percepción de los docentes dichos talleres contribuyen a la preparación de los alumnos para dicha evaluación (aunque dicha percepción no está evidenciada con ninguna investigación). Esta iniciativa viene replicándose en la Academia de Física de la ESIQIE cada semestre, desde el 2015, donde la metodología sigue siendo la clase magistral. No obstante, los resultados no varían, puesto que sólo aprueban en promedio 20% de los inscritos a esta oportunidad (ETS) de acuerdo al Sistema de Administración Escolar SAES de la ESIQIE (s.f.).
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Dinámica de las burbujas de cavitación en fluidos amoniacales trasegados con bombas centrífugas

Dinámica de las burbujas de cavitación en fluidos amoniacales trasegados con bombas centrífugas

La cavitación en bombas centrífugas ha sido tratada en varias investigaciones en las que se ha estudiado el comportamiento transitorio de la cavitación cuando se modifican las condiciones de operación, llámese cierre o apertura de la válvula de impulsión, o bien arranque o parada de la bomba. En este sentido se destacan los estudios realizados por Tanaka y Tsukamoto (1999a, 999b, 1999c), los cuales demuestran que las fluctuaciones de presión y caudal están causadas por una oscilación de la dinámica de la cavitación en su interior, que al variar el flujo de manera súbita, estas fluctuaciones producen la separación del flujo del líquido y la formación de burbujas que colapsan entre sí, proporcionando inestabilidades al fluido. En estas investigaciones no se precisan los radios y tiempos de duración de las burbujas formadas durante la cavitación y no se determinan las velocidades que alcanzan estas.
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DIFICULTADES DE APRENDIZAJE EN DINÁMICA DE FLUIDOS IDEALES Y DESARROLLO DE INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

DIFICULTADES DE APRENDIZAJE EN DINÁMICA DE FLUIDOS IDEALES Y DESARROLLO DE INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

5 Otro campo de conocimiento que se está desarrollando dentro de entendimiento conceptual son las investigaciones abocadas a comprender y describir la arquitectura cognitiva del conocimiento, es decir de qué manera se estructura el conocimiento en la memoria. Esta área de investigación, con una fuerte veta interdisciplinaria, ha sido fuente de debate y siguen existiendo hoy en día diferentes teorías para explicar el razonamiento de los alumnos, la manera en que se alojan los conocimientos y se estructuran las ideas previas. Vinculado a esto, los progresos realizados en el área de la neurociencia basados en parte en el desarrollo de la tecnología, han permitido realizar investigaciones sobre la naturaleza del cambio conceptual que se da en los estudiantes a partir del uso de imágenes de resonancia magnética. Los hallazgos preliminares muestran que muchos estudiantes que contestan preguntas correctamente, aún mantienen en la memoria, pero suprimidas, sus concepciones erróneas. Este resultado es acorde con los encontrados en otras investigaciones realizadas con instrumentos convencionales, donde se muestra que poco tiempo de después de haber recibido un curso, los estudiantes vuelven a mostrar ideas previas supuestamente superadas. Continuar aprendiendo sobre la manera en que se forman los conceptos en la memoria y se utilizan, brinda nueva información que debe ser tenida en cuenta para desarrollar nuevas estrategias de enseñanza que permitan que los estudiantes tengan mejores logros de aprendizaje.
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Dinámica de fluidos en sistemas complejos mediante estudios de Resonancia Magnética

Dinámica de fluidos en sistemas complejos mediante estudios de Resonancia Magnética

Con las t´ecnicas de RMN es posible obtener informaci´on de los poros a trav´es de las propiedades de fluidos confinados o fluyendo por los mismos. Existe una gran variedad de m´etodos adecuados para obtener informaci´on sobre los sistemas, los cuales son am- pliamente utilizados en el estudio de medios porosos inorg´anicos pero que no han sido explorados en el estudio de materiales org´anicos. En esta tesis se implementaron diferen- tes m´etodos para la caracterizaci´on de sistemas polim´ericos macroporosos. Cuando un material poroso es ubicado en presencia de un campo magn´etico externo, surgen gra- dientes internos debido a la diferencia en las susceptibilidades entre la matriz solida y el l´ıquido circundante. Dichos gradientes son proporcionales al campo magn´etico aplicado y por lo tanto ser´an m´as intensos en la direcci´on del campo. Monitoreando la difusi´on de las mol´eculas del l´ıquido en presencia de tales gradientes y midiendo el decaimiento de la se˜ nal es posible obtener informaci´on del tama˜ no del poro. Dicho experimento fue propuesto por Y.Q. Song en el a˜ no 2000 [28] y la secuencia fue denominada DDIF (Decay due to Diffusion in the Internal Field). A partir de estos decaimientos y por medio de la Transformada Inversa de Laplace [29] es posible discriminar los diferentes entornos y as´ı obtener la distribuci´on de tama˜ nos de poro en un sistema poroso. Por otro lado, existe una gran variedad de t´ecnicas adecuadas para obtener informaci´on sobre los sistemas, por ejemplo, en los experimentos de relajaci´on transversal las fuentes de relajaci´on tales como la difusi´on dentro de los poros o la relajaci´on inducida por las restricciones de movilidad de los l´ıquidos cerca de las paredes, son extremadamente ´ utiles en la determinaci´on de propiedades tanto estructurales como funcionales [7, 8, 30].
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SUBESCALAS DE ORDEN REDUCIDO PARA MODELOS POD EN PROBLEMAS DE DINÁMICA DE FLUIDOS

SUBESCALAS DE ORDEN REDUCIDO PARA MODELOS POD EN PROBLEMAS DE DINÁMICA DE FLUIDOS

Como se ver´ a, cuando se compara con el modelo de orden reducido original, el sistema modificado tiene varias ventajas: para el mismo n´ umero de grados de libertad, se obtienen solucio[r]

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Simulación de dinámica de fluidos CFD como herramienta de diseño en Ingeniería Química

Simulación de dinámica de fluidos CFD como herramienta de diseño en Ingeniería Química

• Para el ejemplo desarrollado, el impulsor Phase Jet y el arreglo Turbina-Turbina resultan una opción muy atractiva para alcanzar la conversión mas alta. • Se recomienda ubicar el retir[r]

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MODELACIÓN MATEMÁTICA DE LA PASTEURIZACIÓN DE LA CERVEZA UTILIZANDO DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL

MODELACIÓN MATEMÁTICA DE LA PASTEURIZACIÓN DE LA CERVEZA UTILIZANDO DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL

En la figura 1b), la temperatura de entrada de la cerveza es de 10 ºC, al minuto 1 el valor mayor es de 0,065 m/s en la posición 0,12 m, mayor que en el caso 1a). A los 3 minutos hay un aumento de 0,12 m/s en las posiciones 0,04 y 0,1 m. El aumento más significativo es a los 9 minutos en la posición 0,06 m con 0,25 m/s, comportamiento diferente al de la figura 1a). En la figura 1c), el comportamiento de la velocidad es similar al caso anterior, en el minuto inicial la velocidad desarrollada es baja. En los minutos 8 y 9 se obtienen los valores más altos, en la zona más baja del envase, llegando a ser los valores de 0,15 y 0,16 m/s. El minuto 10 muestra valores superiores que en los dos casos anteriores, lo que se explica debido a que ocurre un calentamiento más rápido pues el contacto entre los fluidos está ceñido al tiempo ajustado en cada zona.
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Discretizaciones miméticas para dinámica de fluidos computacional: Caso uni-dimensional

Discretizaciones miméticas para dinámica de fluidos computacional: Caso uni-dimensional

Se presentan resultados preliminares en la simulación de flujo de fluidos uni-dimensional con métodos conservativos. Se exhiben diferentes esquemas numéricos para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes y de compresibilidad artificial, dos de ellos son explícitos y los restantes implícitos. El primer esquema usa el método de operadores de soporte, el segundo mezcla este método con el de Crank-Nicolson, y los otros usan el método de Castillo Grone 2-2-2. Para resolver los sistemas de ecuaciones obtenidos por medio de los métodos implícitos, se usa la librería UCSparseLib la cual ha sido desarrollada en ANSI C. Además, se desarrolló un conjunto de herramientas para mostrar los resultados gráficamente usando OpenGL.
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Problemas lineales y no lineales en la dinámica de fluidos estraticados en dominios acotados

Problemas lineales y no lineales en la dinámica de fluidos estraticados en dominios acotados

Para el sistema no lineal la existencia y unicidad de las soluciones se probaron localmente, es decir, para el intervalo de tiempo acotado y con ciertas restricciones sobre el dominio y [r]

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Dinámica de fluidos computacional en el análisis de  intercambiadores de calor de coraza y tubos

Dinámica de fluidos computacional en el análisis de intercambiadores de calor de coraza y tubos

La dinámica computacional de fluidos (CFD) es una herramienta que se utiliza comportamiento fluido- dinámico de sistemas, y soluciona las ecuaciones de conservación de momento, continuidad y energía, a través de métodos numéricos [1]. Esto es posible gracias a la ayuda de ordenadores, los cuales, debido al avance tecnológico, permiten resolver numéricamente las ecuaciones de conservación en el espacio y en el tiempo, y convierten a CFD en una solución práctica y eficiente, que no solo genera un diagnóstico de los procesos, sino
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DINÁMICA DE LOS FLUIDOS

DINÁMICA DE LOS FLUIDOS

Al estudiar el movimiento de los fluidos, necesariamente tendremos que considerar la descripción de un campo de velocidades, la velocidad del fluido en un punto cualquiera se define como la velocidad instantánea del centro de gravedad del volumen dV que instantáneamente rodea al punto. Por lo tanto, si definimos una partícula de fluido como la pequeña masa de fluido completamente identificada que ocupa el volumen dV, podemos definir la velocidad en el punto como la velocidad instantánea de la partícula de fluido, que en el instante dado, está pasando a través de ese punto. En un instante dado el campo de velocidades, v , es una función de las coordenadas del espacio x, y, z, es decir v = v(x, y, z). La velocidad en cualquier punto del campo de flujo puede cambiar de un instante a otro. Por lo tanto, la representación completa de la velocidad (es decir, del campo de velocidades) está dado por
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Dinámica de fluidos computacional aplicada

al estudio de regeneradores térmicos

Dinámica de fluidos computacional aplicada al estudio de regeneradores térmicos

La optimización de cualquier equipo industrial, tiene como etapa fundamental conocer el funcionamiento de este y determinar los factores que afectan su desempeño. La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) es una herramienta que permite estudiar el flujo de los gases al interior del regenerador térmico, mediante la solución aproximada de las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía. Esta técnica numérica permite evidenciar el efecto de la geometría empacada y la condic ión de los gases a la entrada del regenerador, sobre su respectiva operación. Los valores obtenidos mediante este método, deben ser validados mediante mediciones experimentales en modelos físicos idénticos a los empleados durante las simulaciones.
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Simulación de un rotor eólico horizontal mediante métodos de dinámica de fluidos computacional

Simulación de un rotor eólico horizontal mediante métodos de dinámica de fluidos computacional

El autor considera que las palas tradicionalmente son desarrolladas teniendo en cuenta un conjunto de factores que influyen sobre la morfología de las mismas, estos factores están implementados principalmente sobre datos de rendimiento aerodinámico, es decir la obtención de datos de coeficientes de arrastre y sustentación. Estos datos pueden estimarse mediante dos vías fundamentales: la experimental y la teórica, para la experimental se emplean túneles de viento y maquetas a escala, aprovechando las técnicas del análisis dimensional. La vía teórica se basa en la aplicación de la dinámica de fluidos computacional (también conocida como CFD, del inglés Computacional Fluid Dynamics), que trata de resolver las ecuaciones de la mecánica de fluidos aplicadas al cuerpo de estudio mediante análisis numérico con la ayuda de ordenadores.
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Análisis y diseño de un aerogenerador mediante simulación 3D de dinámica computacional de fluidos

Análisis y diseño de un aerogenerador mediante simulación 3D de dinámica computacional de fluidos

Este método es muy utilizado ya que hace uso de mallas estructuradas, ideales para la resolución de problemas con geometrías complejas. También es usado para problemas donde hay presencia de fluidos no newtonianos. El método de los elementos finitos tiene una base matemática muy rígida, particularmente en problemas elípticos y parabólicos. Sin embargo, existen casos en donde el método de los elementos finitos es matemáticamente equivalente al método de los volúmenes finitos, siendo el esfuerzo matemático mucho mayor. Esto explica por qué el método de los volúmenes finitos se ha hecho tan popular. Hay que destacar que hay ocasiones en que los dos métodos se combinan, normalmente en mallas estructuradas, como por ejemplo cuando se tratan las condiciones de contorno y la discretización de los flujos viscosos.
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Simulación Interactiva de Dinámica de Fluidos con Transferencia de Calor mediante Métodos de Partículas

Simulación Interactiva de Dinámica de Fluidos con Transferencia de Calor mediante Métodos de Partículas

En este trabajo se describe una formulación SPH desarrollada por los autores orientada a resolver problemas acoplados de mecánica de fluidos y de transferencia, transporte y conduc- ción del calor. Esto implica la solución simultánea de las ecuaciones de Navier-Stokes y de la Ecuación de Calor en forma Lagrangiana. Para presentar los resultados se utiliza una plataforma de simulación y visualización que permite configurar experimentos que validan y dan soporte al método. En particular, aquí se ha procedido a realizar las primeras validaciones comparadas con soluciones numéricas obtenidas usando el Método de Elementos Fínitos para el caso de conducción del calor pura (fluido en reposo) y se muestran los efectos en la distribución de tem- peratura debido a los fenómenos de transporte y advección. Los experimentos se han realizado en la famosa cavidad cuadrada.
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Simulación mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) de un intercambiador de flujo cruzado

Simulación mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) de un intercambiador de flujo cruzado

La simulación de fluidos tiene la ventaja de realizar cálculos complejos ahorrando costosos experimentos con modelos a escala. Sin embargo, comúnmente para validar los resultados numéricos, se complementa con un análisis experimental del modelo final comparando las soluciones, de esta manera se reduce el número de experimentos. Con solo cambiar los datos de entrada o el diseño del modelo, permite obtener multitud de configuraciones reduciendo significativamente el tiempo de estudio. Además, las geometrías de los modelos al ser realizadas con mallas de miles de nodos, permiten una visualización muy detallada de los resultados en cualquier punto.
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Utilización de dinámica de fluidos computacional CFD-ANSYS fluent para la simulación de un gasificador

Utilización de dinámica de fluidos computacional CFD-ANSYS fluent para la simulación de un gasificador

• Se analizo mediante la herramienta de dinámica de fluidos computacional el comportamiento fenomenológico del gasificador de lecho fijo el cual se utiliza en el laboratorio de plantas térmicas y energías renovables de la universidad Nacional y se determina la incidencia de variables como temperatura afectando las ecuaciones de energía y componente. Además, con una variación de la velocidad la cual repercute en todas las ecuaciones (continuidad, energía, momentum, componente), en el sistema de gasificación. Teniendo en cuenta lo anterior se inferire que; para la obtención de un gas de síntesis con composiciones de CO, CO 2 , H 2 la temperatura mas adecuada es de
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Procesamiento de imágenes en diagnósticas usadas en dinámica de fluidos basadas en el agregado de colorantes

Procesamiento de imágenes en diagnósticas usadas en dinámica de fluidos basadas en el agregado de colorantes

A continuación se calcula la concentración del fluido en cada imagen, la que se integra para hallar la masa total del fluido denso. Si no existe pérdida de fluido por filtraciones, la ley de Conservación de la Masa permite calcular la masa total que se conserva independientemente del mezclado producido entre los dos fluidos presentes (agua y agua salada coloreada). Estas acciones se llevan a cabo a través del menú “Diagnosticas - Distribución de Densidad”. Los resultados de todo este proceso se muestran en la Fig. 13.

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Análisis aerodinámico mediante dinámica de fluidos computacional de un vehículo eléctrico utilitario

Análisis aerodinámico mediante dinámica de fluidos computacional de un vehículo eléctrico utilitario

Es posible observar el progreso en el comportamiento del flujo alrededor del vehículo en la Ilustración 48, donde se comparan los contornos de presión y velocidad para el estado inicial [r]

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Venturi, fertirrigación, inyectores de fertilizante, simulación dinámica de fluidos computacional.

Venturi, fertirrigación, inyectores de fertilizante, simulación dinámica de fluidos computacional.

INNO-11 SELECCIÓN DE PROTOTIPOS INYECTORES DE FERTILIZANTES MEDIANTE SIMULACIÓN POR DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL García Saldaña Arturo 1 , *Landeros Sánchez Cesáreo 1 , Pérez Vázquez Arturo 1 , Martínez Dávila Juan Pablo 1 , Carrillo Ávila Eugenio 1 , Castañeda Chávez María del Refugio 2

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