Metodología de calibración de un modelo numérico de flujo bifásico para una estructura de control de caudales, a partir de un análisis de sensibilidad de los parámetros de turbulencia del modelo k - E - caso de estudio La Vegona

En la planeación y desarrollo de centrales hidroeléctricas, las obras de regulación son importantes para la regulación de los niveles del embalse y control en eventuales crecientes. Este trabajo se centra en la comprensión hidrodinámica del vertedero de descarga de fondo de la hidroeléctrica la Vegona localizada en Honduras, a partir de la modelación numérica con la herramienta computacional de uso libre OpenFOAM, cuyos resultados son comparados con datos parametrizados el modelo físico a escala reducida 1:45. El entendimiento hidrodinámico de este tipo de vertederos tiene un papel económico importante dentro de los costos de una hidroeléctrica, permitiendo mantener un equilibrio en el transporte de los sedimentos, control en las descargas, y adicional cuentan con mejores coeficientes de descarga que optimizan los costos de la central. Para la construcción del modelo numérico se implementó método VOF para hacer seguimiento de la superficie libre del agua dividiendo el flujo en dos fases, para el cierre turbulento se dio uso del modelo de dos ecuaciones k ?. Posteriormente se realizó un análisis de sensibilidad a las constantes del modelo de turbulencia para dos aperturas de compuerta (10% y 100%), donde se encontró que la velocidad y la presión son sensibles a la modificación de las constantes C2? y C?. Adicionalmente, se desarrolló un proceso de calibración con los resultados obtenido del análisis de sensibilidad, donde se encontró reducciones aceptables del error entre las salidas del modelo numérico y los datos del modelo físico para un punto de interés, concluyendo que para realizar un buen ejercicio de calibración, es necesario tener mediciones del modelo a escala lo largo de toda la estructura, evaluando el desempeño del modelo numérico a lo largo de todo el dominio computacional. No obstante, mediante el ajuste de los parámetros del modelo de turbulencia es posible obtener mejores resultados en zonas de interés a lo largo del canal de descarga.In the planning and development of hydroelectric plant, the spillways are important for regulation level of reservoir and growing s control. This work talks about of understand spillway s hydrodynamic with bottom s discharge of Vegona hydroelectric locate in Honduras, since numerical simulation with free Software OpenFOAM, whole results are compared with parameterized data physical scale model 1:45. The hydrodynamic understanding of this type of spillways has an important economic role within the costs of a hydroelectric plant, allowing to maintain a balance in the sediments transport, discharge control, and further it has a better discharge coefficients that optimize the costs of the plant. For the construction of the numerical model, VOF method was implemented to track the free surface of the water dividing flow in two-phases, for the turbulent closure two equations k- ?. Model was used Subsequently, a sensitivity analysis was performed using the parameters of the turbulence model for two gates opening (10% and 100%), where was found that the velocity and pressure are sensitive to changes of the parameters C2? and C?. Additionally, a calibration process is developed with the results obtained from the sensitivity analysis, Where, the reduction acceptable error was found between the outputs of the numerical model and physical data model for a point of interest, Concluding that for a good calibration exercise, is necessary having model scale measurements throughout the whole structure, evaluating the performance of the numerical model along of the whole computational domain. However, by adjusting the model parameters of turbulence is possible to obtain better results in areas of interest along the discharge channel.FMagíster en Ingeniería CivilMaestrí