Sobre la dinámica del flujo de aire en difusores por mezcla y desplazamiento - Martínez Almansa, Juan José (UMA Editorial, 2017)
Esta tesis versa sobre el estudio de la dinámica de un flujo de aire en sistemas de ventilación por mezcla y desplazamiento. Para este fin, se ha tenido en cuenta diferentes aspectos numéricos, experimentales y algunas consideraciones teóricas relacionadas con la estructura del chorro de aire a menor temperatura que proviene de un elemento difusor (lineal o rotacional) y descarga en un ambiente a mayor temperatura perteneciente a un sistema de ventilación por mezcla o desplazamiento. En el trabajo experimental que describe el flujo de aire turbulento se han puesto en marcha un total de dos grandes instalaciones para la realización de ensayos mediante visualizaciones. El desarrollo de la técnica experimental no intrusiva Mie Scatering ha permitido conocer el valor exacto de la forma de la pluma de un flujo de aire fresco que procede de un elemento difusor lineal instalado en la pared, y también la estructura del chorro de aire fresco proveniente de un difusor rotacional instalado en un suelo radiante/refrescante. Además, se ha elaborado una herramienta numérica para simular el flujo de aire turbulento de forma precisa. Este procedimiento nos ofrece una distinción del flujo de aire en dos problemas relacionados entre sí. Por un lado, el problema numérico en el interior del difusor se ha resuelto con una malla de gran precisión debido a la presencia de grandes gradientes de las magnitudes fluidas en las capas límites cerca de las lamas de la rejilla del difusor (lineal o rotacional) y; por otro, el flujo de aire se ha determinado en una malla más gruesa en su descarga a la habitación. La fusión de estas dos simulaciones independientes acelera los cálculos y muestra un excelente acuerdo entre los resultados experimentales y numéricos. Se ha demostrado que la ecuación que gobierna la forma de la pluma un de difusor de pared presenta una dependencia cuadrática con la distancia.
Además, se ha comprobado para un difusor rotacional, y mediante el cálculo del flujo de calor, como el sistema de ventilación por desplazamiento es más eficiente que el sistema de mezcla. Para los difusores rotacionales se ha observado además que para reducciones de malla de hasta una relación 1:16 entre la malla del difusor y la del ambiente se transfieren todas las magnitudes fluidas globales (caudal, presión y temperatura) con una precisión superior al 99%. Por último, se ha aportado teóricamente en este trabajo como novedad las mallas de un difusor rotacional combinado con soluciones analíticas que contienen los armónicos esféricos. Este método constituye una buena solución para caracterizar los difusores de forma rápida y eficiente.
Keywords: Flujo de aire - Tesis doctorales; Dinámica; Aire; Difusores; Mezcla; Desplazamiento