Verificación numérica de la singularidad del flujo Newtoniano en una contracción 4:1 mediante la formulación corriente-vorticidad

Resumen

En este estudio se investiga el comportamiento asintótico del campo de velocidad y la vorticidad en torno a una esquina reentrante. El análisis se realiza mediante simulaciones numéricas de flujo Newtoniano en una contracción con una razón 4:1, utilizando la formulación corriente-vorticidad. Las ecuaciones que describen este flujo se discretizaron utilizando la técnica de diferencias finitas, y el código numérico fue implementado en lenguaje C. La robustez del comportamiento asintótico se evalúa bajo tres condiciones distintas: variaciones en el número de Reynolds, el uso de geometrías con diferentes longitudes y la comparación de los resultados con los obtenidos con el método Marker-And-Cell (MAC). El objetivo principal de este trabajo es validar la predicción del comportamiento asintótico cerca de la singularidad geométrica y demostrar la independencia de este fenómeno respecto a las variaciones de los parámetros operativos y la extensión de la geometría de la contracción. La investigación también aborda la eficacia comparativa de las metodologías corriente-vorticidad y MAC, destacando la buena concordancia entre ambas formulaciones. Los resultados indican que, aunque ambos enfoques son capaces de capturar el comportamiento fundamental del flujo, aún existen diferencias en los puntos más cercanos a la singularidad, lo que sugiere la necesidad de mejoras en los modelos computacionales para simular flujos con características geométricas complejas.