Análisis y simulación del flujo en lámina libre de diferentes configuraciones en canales hidráulicos con OpenFOAM

Abstract

En este proyecto se ha analizado el estudio del comportamiento del flujo en canales hidráulicos abiertos con diferentes configuraciones geométricas, incluyendo obstáculos y divisores en la cantidad y dirección del flujo. Para ello, se ha utilizado la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) mediante el software OpenFOAM, para la realización de las simulaciones. Siendo necesario anteriormente la generación de mallas en SALOME y posteriormente, el postprocesado de resultados en ParaView. A través de los resultados obtenidos se han analizado parámetros clave como la distribución de velocidades, la altura de la lámina de agua o los esfuerzos cortantes en las paredes. Además, se ha realizado un estudio de convergencia de malla para evaluar la influencia del refinamiento en la precisión de los resultados obtenidos, asegurando la calidad numérica en los resultados de las simulaciones. Los resultados obtenidos han permitido observar el efecto de los obstáculos en la formación de recirculaciones y en la redistribución del caudal. Finalmente, el trabajo establece una metodología que puede servir como base para futuros estudios y aplicaciones en el diseño de estructuras hidráulicas y en la modelización de otro tipo de geometrías de canal.This project analyzes the flow behavior in open hydraulic channels with different geometric configurations, including obstacles and dividers in the flow rate and direction. To this end, Computational Fluid Dynamics (CFD) using OpenFOAM software was used to perform the simulations. Mesh generation was required in SALOME and post-processing results in ParaView. Key parameters such as velocity distribution, water depth, and wall shear stresses were analyzed using the results obtained. Furthermore, a mesh convergence study was performed to evaluate the influence of mesh refinement on the accuracy of the results, ensuring the numerical quality of the simulations. The results obtained allowed us to observe the effect of obstacles on the formation of recirculations and flow redistribution. Finally, the work establishes a methodology that can serve as a basis for future studies and applications in the design of hydraulic structures and in the modeling of other types of channel geometries.