Simulació numèrica d'un flux amb cavitació en un tub Venturi

En aquest projecte l'objectiu és desenvolupar un model de cavitació en un Venturi que proporcioni uns resultats similars als experimentals. Els càlculs es realitzen amb un software de Mecànica de Fluids Computacional (CFD) i es desenvoluparà un model que es validarà amb resultats experimentals d'un cas de referencia. S’inicia el projecte amb un aprenentatge específic de tècniques de simulació computacional. Per a la realització de les simulacions inicials, es tenen en compte les condicions obtingudes de forma experimental per tal de poder simular de forma correcte el fenomen de cavitació comparant amb els documents gràfics prèviament obtinguts. Per a optimitzar els recursos dels sistemes de càlcul i del programa emprat (CFX) es realitza un estudi de sensibilitat de la malla respecte a uns paràmetres de referència fixats, aquests seran la pressió a la entrada del Venturi, la pressió de sortida i la velocitat màxima del fluid. D'aquesta manera s'aconsegueix obtenir una malla suficientment acurada amb el mínim d’elements possibles per a facilitar els càlculs posteriors. El domini emprat depèn directament dels resultats de les simulacions i la capacitat del nostre model a convergir cap a una solució estable. S’aplica l’estudi d’un domini el més petit possible sense que aquest influeixi en el comportament del sistema. Es duen a terme 5 casos de simulació diferents: a pressió màxima sense cavitació, pressió alta amb cavitació curta, pressió mitja amb cavitació intermèdia, pressió baixa amb cavitació llarga i pressió mínima amb cavitació màxima. Tots aquest escenaris s’han reproduït experimental amb anterioritat a la realització del projecte. Per a la simulació en CFX s’ha emprat la cavitació com a model de transferència de massa. Més concretament,s’ha utilitzat el model Rayleigh Plesset, en el que s’ha fixat una pressió de saturació de l’aigua a 25º i a partir de la qual, per a valor més baixos de pressió, es produirà cavitació. Amb la modificació de la pressió de sortida del domini es varien les condicions de contorn del sistema i es reprodueix l’estela de vapor generada per la cavitació en els diferents casos i els quals queden validats en base a les fotografies adquirides al laborator