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http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/20354
Título : | Aplicación de modelos CFD en un tubo de venturi, válvula de compuerta y codo de 90 como complemento didáctico de la cátedra de mecánica de fluidos de IQ-ESPOCH |
Autor : | Ruiz Ganchozo, Jose Rey |
Director(es): | Chuquín Vasco, Daniel Antonio |
Tribunal (Tesis): | Cepeda Godoy, Carlos Ramiro |
Palabras claves : | SIMULACIÓN CFD;ACCESORIOS DE TUBERÍAS;PÉRDIDAS MENORES;VÁLVULA DE COMPUERTA;CODO DE 90°;TUBO DE VENTURI;ANSYS FLUENT;ENSEÑANZA DE MECÁNICA DE FLUIDOS;MODELADO GEOMÉTRICO;FENÓMENOS HIDRÁULICOS |
Fecha de publicación : | 6-dic-2023 |
Editorial : | Escuela Superior Politécnica de Chimborazo |
Citación : | Ruiz Ganchozo, Jose Rey. (2023). Aplicación de modelos CFD en un tubo de venturi, válvula de compuerta y codo de 90 como complemento didáctico de la cátedra de mecánica de fluidos de IQ-ESPOCH. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba |
Identificador : | UDCTFC;96T00954 |
Abstract : | In the field of chemical engineering and fluid mechanics, the understanding of hydraulic phenomena and losses due to fittings is essential. In view of the complexity and experimental costs, CFD simulation is presented as a valuable tool. In this research, the application of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations on three essential components: a Venturi tube, a gate valve and a 90° elbow, is explored in order to get into the hydraulic complexity and include its use as a didactic complement in fluid mechanics. Through a method supported by literature review and the use of the Ansys® Student 2023 R2 package, a detailed recreation of hydraulic phenomena was achieved, from stagnation points to cavitation detection, in addition to providing a detailed view of the action of fundamental principles such as conservation of momentum and continuity. The turbulence model was selected between k ε or laminar depending on the flow characteristics, showing outstanding performance in turbulent regime, with notoriously lower percentage errors compared to the laminar regime. The results obtained not only extend the fundamental understanding of fluid mechanics, but also support the creation of specific practice guides, enriching theoretical teaching with practical applications. This meticulous approach reveals the complexities of fluid dynamics in piping systems, highlighting the importance of considering minor losses in the design and operation of industrial facilities. Furthermore, it highlights the effectiveness of CFD simulation as a valuable pedagogical and research tool, overcoming experimental limitations, especially in academic contexts with equipment and cost constraints, enabling a deeper understanding and more accurate application of theoretical concepts in the tr aining of highly skilled engineers. |
Resumen : | En el ámbito de la ingeniería química y mecánica de fluidos, la comprensión de fenómenos hidráulicos y pérdidas por accesorios es esencial. Ante la complejidad y costos experimentales, la simulación por CFD se presenta como herramienta valiosa. En esta investigación, se explora la aplicación de simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) en tres componentes esenciales: un tubo de Venturi, una válvula de compuerta y un codo de 90°, con la finalidad de adentrar en la complejidad hidráulica e incluir su uso como complemento didáctico en la mecánica de fluidos. A través de un método respaldado por revisión bibliográfica y el empleo del paquete Ansys® Student 2023 R2 se logró la recreación detallada de fenómenos hidráulicos, desde puntos de estancamiento hasta la detección de cavitación, además de proporcionar una visión detallada de la acción de principios fundamentales como la conservación del momentum y la continuidad. El modelo de turbulencia fue seleccionado entre k-ε o laminar según las características del flujo, mostrando un rendimiento sobresaliente en régimen turbulento, con errores porcentuales notoriamente inferiores en comparación con el régimen laminar. Los resultados obtenidos no solo amplían la comprensión fundamental de la mecánica de fluidos, sino que también respaldan la creación de guías de práctica específicas, enriqueciendo la enseñanza teórica con aplicaciones prácticas. Este enfoque meticuloso revela las complejidades de la dinámica de fluidos en sistemas de tuberías, subrayando la importancia de considerar las pérdidas menores en el diseño y operación de instalaciones industriales. Además, destaca la efectividad de la simulación CFD como una herramienta pedagógica y de investigación valiosa, superando limitaciones experimentales, especialmente en contextos académicos con restricciones de equipamiento y costos, permitiendo una comprensión más profunda y una aplicación más precisa de los conceptos teóricos en la formación de ingenieros altamente capacitados. |
URI : | http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/20354 |
Aparece en las colecciones: | Ingeniero/a Químico/a |
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