Experimental-numerical study of the velocity field in a rectangular channel with composite curvature and variable width in 2DH

Abstract

Se presenta un análisis de la aproximación obtenida con los sistemas de modelación matemática HEC-RAS, Iber y Telemac–Mascaret para el cálculo del campo de velocidades en un canal de sección rectangular con curvatura compuesta y ancho variable; en el canal se desarrollaron corrientes secundarias y separación de flujo; los tres modelos son de uso libre y se basan en la hipótesis de flujo bidimensional horizontal (2DH). Se utilizan las ecuaciones de Saint Venant en cada modelo matemático para calcular la hidrodinámica y la turbulencia. El campo de velocidades se determina a partir de mediciones físicas en un canal de laboratorio con un velocímetro Doppler acústico (Micro-ADV 16 MHz) y se compara con los campos de velocidades calculados con los sistemas de modelación matemática (HEC-RAS, Iber y Telemac–Mascaret). Se presenta un análisis de errores, con el objetivo de determinar el grado de aproximación obtenido con cada sistema de modelación, y la discusión de los factores y fenómenos observados en el laboratorio, esto permite tener conocimiento sobre la complejidad en la naturaleza de los flujos turbulentos en canales con curvaturas fuertes. Se encontró que los tres modelos, en general, tienen un comportamiento similar y aceptable, con una aproximación promedio superior al 93 %; en cambio, en un análisis por sección, en una zona de recirculación, se observó separación del flujo y alta turbulencia (procesos físicos de la dinámica del fluido que los modelos empleados no pueden reproducir de forma adecuada); la aproximación promedio disminuye hasta el 82.5 %.