Simulación de fenómenos transitorios
La evolución del mercado de la electricidad en Europa ha llevado a que las máquinas hidráulicas se utilicen en modos nuevos debido a los frecuentes ciclos de arranque y parada. Esto ha provocado la aparición de intensos fenómenos de flujo transitorio que todavía no se comprenden claramente. Las herramientas de simulación numérica convencionales no son muy adecuadas para estudiar este tipo de fenómenos transitorios. El proyecto «Simulation of transients in hydraulic machines» (SITHYM), financiado por la UE, aplicó un enfoque novedoso para simular flujos transitorios y cargas hidráulicas durante la puesta en marcha y la parada de la unidad. Los investigadores utilizaron un método numérico que no se basa en una malla computacional para resolver los flujos transitorios en máquinas hidráulicas. Este enfoque predictivo se basa en el método computacional denominado hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH). La parte innovadora fue el acoplamiento entre la SPH y el método de los volúmenes finitos (VF). Basado en esto, se emplearon VF en torno a los componentes hidráulicos para modelar capas límite de manera eficiente. La parte principal de flujo en la que predominan los fenómenos convectivos se resuelve mediante el método SPH. Los miembros del proyecto consiguieron desarrollar una variante del método SPH estándar para tratar condiciones de contorno variables para los flujos internos. Este método se utilizó con éxito para simular la puesta en marcha de la turbina de una bomba en el modo de turbina. Cabe destacar que, a pesar de la discretización poco precisa, fue posible medir la carga hidráulica en varios componentes hidráulicos. Para implementar el acoplamiento en un proceso de dinámica de fluidos computacional industrial es necesario implementar en paralelo la herramienta de forma eficiente. Para este fin, los científicos se basaron en una estrategia paralela híbrida que permite el tratamiento mediante una unidad de procesamiento multigráfica. La herramienta desarrollada permite a los ingenieros evaluar la capacidad de las máquinas instaladas para funcionar de forma segura incluso en modos que no estaban disponibles cuando se diseñaron. Las actividades del proyecto han establecido las bases para la optimización de simulaciones con innumerables aplicaciones en ingeniería mecánica y el sector energético.
Palabras clave
Herramienta numérica, máquina hidráulica, flujo transitorio, hidrodinámica de partículas suavizadas, volúmenes finitos, dinámica de fluidos computacional, simulaciones
