Dinámica de explosiones en espacios abiertos

Una de las herramientas más populares utilizadas para el estudio de las ondas expansivas es la simulación numérica. Los códigos numéricos, que implementan las ecuaciones de conservación de la mecánica de fluidos en forma discreta, permiten simular la evolución temporal de la onda de choque que lidera el proceso, así como el movimiento del fluido arrastrado por ella en todo el dominio de interés. La oferta de códigos numéricos capaces de simular el efecto de la liberación brusca de cargas concentradas de energía, como son los explosivos, es amplia si incluimos códigos comerciales, de software abierto y software libre, si bien no todos están optimizados para la descripción de flujos supersónicos en los que aparecen con ondas de choque, etc. En cualquier caso, la solución que predice el comportamiento de la onda expansiva depende fuertemente de las condiciones de contorno, caracterizadas por el entorno en contacto con el aire (suelo, obstáculos, edificios,. . .), y de las condiciones iniciales, que determinan el modo en que se deposita la energía de la carga detonada en el medio. En el presente documento se lleva a cabo el estudio para la correcta reproducción del comportamiento de una explosión en un espacio totalmente abierto mediante un software de genérico de cálculo (Matlab), adaptado a la resolución de problemas de dinámica de gases, previamente creado por Leoniid Antanovskii. En primer lugar, se han establecido los objetivos fundamentales y se han buscado trabajos e investigaciones previas realizadas sobre la materia. De todos ellos se han identificado las carencias o necesidades con el fin de modificar el código buscando un aumento en la precisión de los resultados. Con tal objetivo, se ha dividido el estudio en dos partes fundamentales: una teórica y otra práctica. La primera se centra en el estudio de las ondas de choque y las detonaciones. En esta parte se recoge también los cálculos de perfiles autosemejantes, calculados a partir del modelo Zeldovich-Taylor, para describir las propiedades aerotérmicas del fluido en el instante inicial, inmediatamente posterior a la liberación de la energía del explosivo. En la parte práctica se recogen todas las simulaciones y resultados. Se han comparado todas las soluciones obtenidas entre sí y con datos experimentales de diversos autores obteniéndose un buen acuerdo en todos los casos. La sección final está dedicada a exponer las conclusiones del estudio, también se exponen posibles extensiones del trabajo que pudieran emplear este documento como base de partida. Por último, dado que es un trabajo teórico relacionado directamente con la mecánica de fluidos, en el apartado de anexos se recogen los conocimientos básicos sobre la materia, con el fin de ayudar a la comprensión del trabajo para aquellos lectores que no dispongan de ningún conocimiento previo.Ingeniería Mecánic