Estudio del Comportamiento Hidráulico de un Flujo dentro de una Tubería Helicoidal Utilizando las Técnicas de Dinámica de Fluidos Computacional (C.F.D)

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio del comportamiento fluidodinámico de un flujo monofásico (agua) dentro de una tubería helicoidal para 27 geometrías diferentes, a través de simulaciones numéricas, usando el método de los volúmenes finitos. Se desarrolló un modelo numérico tridimensional, usando la técnica de mallado no estructurado. Los modelos simulados corresponden a tuberías helicoidales con diámetros internos de 6,35 mm, 9,53 mm y 12,7 mm; con relación de diámetro de hélice y diámetro interno de 16, 18 y 20. Se simularon flujos laminares con números de Reynolds de 100, 250, 500, 750 y 1000; flujos turbulentos con números de Reynolds 1,25x105, 1,5x105, 1,8x105, 2,5x106, y 6x106, con la condición de flujo isotérmico. Adicionalmente, se analizó el efecto del diámetro de curvatura y el de la torsión sobre el flujo para las 27 geometrías, encontrándose que la curvatura es la principal responsable de la aparición de los flujos secundarios y de ocasionar altas caídas de presión, además se determinó que la torsión es capaz de aumentar la velocidad axial, y por último se compararon los resultados numéricos con la correlación de Ito.