30, May, 2024

¿Qué es el Computational Fluid Dynamics o CFD? Te lo explicamos

En el mundo de la ingeniería, existen muchas herramientas tecnológicas que no solo facilitan el trabajo por detrás de un producto, si no que también lo optimizan y lo hacen mucho más eficiente. Dentro de estas herramientas se encuentran los softwares de Computational Fluid Dynamics (CFD), en donde se llevan a cabo simulaciones de fluidos tanto en campos abiertos como cerrados. En este artículo te explicaremos todo lo básico que tienes que saber sobre esta herramienta profesional y que es de las más robustas en el ámbito ingenieril.

¿Cómo se lleva a cabo?

Este proceso depende totalmente si el flujo es externo o interno. Se define flujo interno a aquellas simulaciones o procesos que llevan encerrado algún fluído, por ejemplo: Tubería de agua o ducto de petróleo. Por el contrario, definimos a un flujo externo cuando se desea evaluar la geometría exterior de alguna máquina. Es muy común encontrar este tipo de flujos en autos, aviones o incluso en estructuras que deben resistir fuertes vientos debido a su altura.

Ya que se ha definido qué tipo de flujo se va a analizar, es necesario generar una malla que envuelve a toda la geometría. De esta manera se divide en «micro volúmenes» o «micro superficies» que tienen una mayor facilidad de evaluación. Dependiendo de la fineza de la malla, será la precisión de los resultados, aunque también hay que tener en mente que tener una malla sumamente fina, solamente consumirá poder computacional excesivamente, otorgando los mismos resultados. Se tiene que llegar a un punto medio, porque si se llega al otro extremo de una malla gruesa, los resultados serán erróneos. El equilibrio depende de la geometría que se va a evaluar y el poder de la computadora, siempre se tiene que tener en mente que las iteraciones van a converger en un valor. Por lo que tarde o temprano será repetitivo el mismo, punto que se debe evitar.

Posteriormente, se llevarían a cabo todas las limitantes y características la simulación en específico. Es decir, los parámetros que se van a representar en la simulación: Velocidad y dirección del fluido, presión, temperatura, humedad, constantes de evaluación, entre otros parámetros. Este es de los pasos más meticulosos y siempre se debe tener completa atención, debido a que de poner un valor erróneo o no deseado, la simulación será un total fracaso y solamente se gastará tiempo y poder computacional. A todo este desarrollo de parámetros y restricciones, se le es conocido como pre procesamiento, la cual es la primera de 3 etapas para llevar a cabo una completa simulación.

El siguiente paso va implícito en el proceso, ya que el usuario no debe hacer ningún cambio, salvo monitorear que la simulación esté corriendo de manera deseada y que no se presente ningún problema. Aunque también es posible analizar la tabla de convergencia para analizar en futuras simulaciones, cuál es el tiempo promedio en el que los resultados, vaya, convergen. Ya que en esta tabla, es posible «predecir» si una simulación está corriendo de manera correcta o no, y también el final de esta.

Finalmente, el tercer paso es llamado post proceso, que es la parte visual de toda la simulación. Si todo ha salido de manera satisfactoria, en la geometría evaluada se podrán montar ploteos en 3D y 2D de presiones, velocidad, coeficientes de fricción, la trayectoria del fluido, entre otras propiedades. Así mismo, es de vital importancia saber interpretar los resultados para poder dar un veredicto de la simulación. Ya que es posible que aunque haya terminado de manera «correcta», esta presente problemas al mostrar los resultados. Es muy común cuando no se seleccionan bien los parámetros iniciales en el primer paso. Descartando esto, se habrá logrado tener una simulación de fluidos satisfactoria.

kilyanocampo@gmail.com

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