Interacción animada entre sólidos y fluidos
Tanto si se trata de la ignición de una cápsula de fusión de confinamiento inercial como de la mecánica de las supernovas, la simulación de fluidos no tiene nada de sencillo. Los líquidos y los gases interactúan entre sí y con los materiales sólidos. Además, estas interacciones se pueden producir a altas temperaturas y presiones. Con el fin de simular la interacción entre fluidos y materiales sólidos, un grupo de científicos trabajó en un código de DFC de código abierto, girdap, en el marco del proyecto CART3DADAPT (Marker-based, 3-D adaptive Cartesian grid method for multiphase flow around irregular geometries) para investigadores y docentes. El nuevo código de DFC proporciona los elementos necesarios para realizar simulaciones de ecuaciones complejas de dinámica de fluidos, como las ecuaciones de Navier-Stokes. Está diseñado para evitar tareas de programación detalladas que requieren mucho tiempo durante el desarrollo de nuevos algoritmos numéricos y, a la vez, es lo suficientemente sencillo como para mostrar a los algoritmos existentes a estudiantes. En girdap, se combinaron dos técnicas distintas que permiten calcular las simulaciones numéricas en una retícula. Para resolver el campo de flujo se aplica una retícula estacionaria (euleriana), mientras que una malla superficial móvil (lagrangiana) modifica la retícula para que se ajuste a la interfaz fluido-aire y los contornos sólidos. Los diseños de cuadrícula, independientes pero relacionados, combinados para resolver el flujo de fluido y tratar la interfaz entre fluidos y los límites sólidos, podrían convertirse en un simulador de fluidos eficaz. Por otra parte, el refinado o la simplificación de forma automática de la rejilla sobre la base del campo de solución, garantizan una precisión elevada en las simulaciones de los fluidos. El código de CART3DADAPT está disponible gratuitamente en Github para mejorar la investigación sobre la simulación numérica de las interacciones entre fluidos y sólidos.
Palabras clave
Flujos de fluidos, código de DCF, girdap, CART3DADAPT, simulaciones numéricas, ecuaciones de Navier-Stokes
