Pressure and velocity behavior of an incompressible flow through the reduction of a pipe using CFD
DOI:
https://doi.org/10.46589/rdiasf.vi35.403Keywords:
Fluid dynamics, pressure, energy conservation principleAbstract
In this research the methodology for the simulation by computational fluid dynamics (CFD- Computational Fluid Dynamics) of an incompressible flow is proposed by using Solidworks® Flow Simulation, measuring the behavior of pressure and velocity in reductions of the cross-sectional area of the pipe, making decrements of 0.02 m in the input area of five different models. There are three main parts to this methodology; two-dimensional computer-aided CAD (Computer-Aided Design) design of the pipeline, pipeline modeling, and CFD simulation. The simulation results showed an increase of between 10 and 14% of the fluid velocity, and a pressure loss of 13 to 75% in the area with the smallest area of the pipe for each 0.02 m reduction in diameter, derived from the energy conservation principle of ideal fluids.
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References
Águeda, E., Gómez, T., Navarro, J. & Martín, U. (2019). Sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje. Paraninfo.
Álvarez, M., Parrales, E., Plúa, L., Gutiérrez, L., Parrales, C. & Marcillo, G. (2018). Hidráulica aplicada para ingenieros civiles. 3 ciencias.
Arias, J., Riboux, G. & Fernández, J. (2017). Introducción a la mecánica de fluidos. Paraninfo Universidad.
Bahamón, D. & Quintana, G. (2009). “Simulación del patrón de flujo en fase simple para diferentes diseños de separadores ciclónicos”, Revista Investigaciones Aplicadas, 45(5), 11-20.
Carrillo, V. (2018). "Experimental and numerical simulation as a calibration measure of a venturi tube", International Journal of Hydrology, 2(2). doi: 10.15406/ijh.2018.02.00071.
Cuscó, Y., Guardia, Y. & Áreas, R. (2017). "Simulación del comportamiento de la presión en un sistema de riego por pivote central", Revista Granmense de Desarrollo Local, 1(3), 249- 260.
Diring, A., Fromme, L., Petry, M. & Weizel, E. (2017). "Comparison Between COMSOL Multiphysics® and STAR-CCM+® Simulation Results and Experimentally Determined Measured Data for a Venturi Tube", en Excerpt from the Proceedings of the 2017 COMSOL Conference in Rotterdam, Rotterdam, 1-6.
Herrera, Y., Bonnin, A. & Serra, R. (2018). “Importancia de la mecánica de los fluidos en las carreras ingenieriles” en 9 Convención Científica de Ingeniería y Arquitectura, La Habana.
Jines, J. (2017). “Simulación de Flujo Incompresible y de una Fase en Accesorio de Tuberías (Codo 90° de alto radio) mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), para Cálculo de Factor de Pérdida KL”, Revista Tecnológica ESPOL – RTE, 30(2), 56-74.
Manzano, J., Azevedo, B., Bomfim, G., Royuela, A., Palau, C. & Viana, T. (2014). “Diseño y predicción del funcionamiento de inyectores Venturi en riego localizado” RBEAA, 18(12), 1209-1217. doi: 10.1590/1807-1929/agriambi.v18n12p1209-1217.
Montijo, E. & Ramírez, F. (2017). “Aplicación de la ecuación de continuidad y análisis de elemento finito para el cálculo de velocidad de salida de un flujo permanente incompresible” Espacio ITH, 7(1), 14-19.
Nohmi, M., Kagawa, S., An, B., Tsuneda, T., Yokota, K. & Kang, D. (2019). “Cavitation CFD analyses considering the pressure wave propagation within the piping systems”, IOP Conference Series: Earth And Environmental Science, 240. doi: 10.1088/1755- 1315/240/6/062025.
Olmos, M. & Nave, R. (2018). "Pressure", Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Consultado en 02 enero 2020 en: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pber.html.
Pérez, H. (2016). Física 2. Grupo Editorial Patria.
Sakharkar, S., Khake, P. & Kolambakar, V. (2018). “Overview of industrial piping structural design”, IJESRT, 7(2), 45-50. doi: 10.5281/zenodo.1165605.
Sami, N. & Turz, Z. (2020). “Computational fluid dynamic (CFD) modelling of transient flow in the intermittent gas lift”, Petroleum Research. doi: 10.1016/j.ptlrs.2020.03.001.
Sobachkin, A. & Dumnov, G. (2014). “Numerical Basis of CAD-Embedded CFD”, en NAFEMS World Congress 2013 Salzburg, Austria, pp. 1-19.
Toapanta, L., Bohórquez, G., Caiza L. & Quitiaquez, W. (2018). "Análisis numérico de los perfiles de velocidad de un flujo de agua a través de una tubería con reducción gradual", Enfoque UTE, 9(3), 80-92. Doi: http://dx.doi.org/10.29019/enfoqueute.v9n3.290 Velázquez, C. (2016). Mecánica vectorial para ingenieros. Estática. Palibrio.
Zacarias, A., González., J., Granados A. & Mota, A. (2017). Mecánica de fluidos. Teoría con aplicaciones y modelado. Editorial Patria.
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