Doctorado en Ingeniería de Procesos
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- Análisis de patrones turbulentos de un tanque agitado, utilizando dinámica de fluidos computacional y velocimetría por imágenes de partículas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-12) González Neria, IsraelEn la presente investigación se analizó la hidrodinámica del fluido que se encuentra dentro de un tanque de agitación, el cual fluye debido a la energía que es transferida por un impulsor de flujo axial. Teniendo especial interés en los patrones turbulentos derivados de la generación de la energía cinética turbulenta y de su tasa de disipación. Así como su variación al modificar las superficies de un impulsor de 4 paletas inclinadas a 45°, al utilizar surcos en forma de U y V. Se realizaron mediciones de los campos de velocidad con la técnica de la velocimetría por imágenes de partículas en diferentes planos, con el objetivo de aplicar la metodología de la resolución angular. El sistema consta de un láser de doble pulso con una longitud de onda de 532nm y 75mJ. Una cámara con una resolución de 2360 X 1776 pixeles y una frecuencia de 16 tomas por segundo. El tanque de agitación empleado es de acrílico con un diámetro de 25cm (T), con cuatro deflectores de un espesor de 3mm y un ancho de 2.5cm, montados en las paredes internas de forma equidistante. El impulsor se colocó de forma concéntrica a una altura del fondo del tanque igual a C= 1/3T. El fluido de trabajo es agua y se emplean alrededor de 12 litros para llenar el tanque a una altura de 25cm (H). Además, se utilizó el programa comercial ANSYS® Fluent®, para realizar una simulación de los grandes remolinos, con el fin de investigar la afinidad de estos resultados con los obtenidos de forma experimental. La implementación de los surcos en las superficies de las paletas condujo a una reducción del número de potencia y del número de bombeo, sumado a esto, se modificaron las distribuciones de la tasa de disipación y de energía cinética turbulenta.
- Effect of the rotating domain size in multiple reference frame simulations of two radial flow impellers in a baffled stirred tank(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-06) De La Concha, Aaróncomputational fluid dynamics (CFD) study was conducted in order to simulate the flow induced by both a turbine of four flat blades, and a high shear impeller (HSI) Norstone® type. The investigation was carried out in a stirred baffled-tank operating in laminar and turbulent flow conditions. To account for the rotation of the impeller-shaft array, the multiple reference frame (MRF) approach is employed, which in its core demands a demarcation for a surface separating the computational domain into two very distinctive regions: the rotating reference frame (RRF) and the static reference frame (SRF). This research project focuses specifically on investigating the role of the location of the separating surface over the accuracy of numerical approximations. To this end, several cylindrical volumes are constructed surrounding each of the impellers. In order to conduct simulations of the stirred-tank working at Reynolds numbers below 115, the laminar model was considered, whereas for Reynolds numbers above 21000, the standard κ-ε turbulence model was employed. To validate the digital replicas employed in the numerical simulations, power number measurements corresponding to laminar and turbulent flow regimes were obtained from a lab-scale cylindrical stirred-tank equipped with either of the two impellers previously mentioned. The computer results reveal that in the case of laminar flow, the position of the surface separating both regions for the two evaluated impellers do not have a substantial effect on the corresponding numerical approximations. However, its position influences numerical accuracy as the Reynolds number increases, i.e., the higher this is, the larger the RRF must be. The optimal extension for the RRF-region for the four flat blades impeller found in this work in turbulent flow were employed for reproducing satisfactorily experimental results of a published system. An analysis based on grid density for the two digital replicas built for this study, revealed that numerical power number values and local velocity profiles are more sensitive to changes in the extension of the RRF domain rather tan to an increase in the number of grid points for the mesh representing the stirred-tank system equipped with the four flat-blade turbine. On the other hand, in the case of the stirred-tank system equipped with the Norstone® impeller, sensitive changes were only substantial in the case of the velocity profiles.