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- Resumen es exacto "Los ensayos en modelos físicos a escala reducida siguen siendo la herramienta más utilizada para el diseño, optimización y verificación de estructuras hidráulicas complejas. Para que el flujo en un modelo a escala reducida sea semejante al del prototipo se requiere que todas las fuerzas involucradas en el flujo sean proporcionales entre ambas escalas, con un factor de proporción único, constante en el espacio y en el tiempo. En la práctica, esta condición de semejanza dinámica es virtualmente imposible de cumplir rigurosamente, por lo que usualmente se identifica y pone a escala solo el tipo de fuerza dominante para el flujo bajo estudio. Los efectos distorsivos producidos por las fuerzas fuera de escala se denominan efectos de escala. En principio, siempre que se conozca la física, los efectos de todas las fuerzas actuantes tanto a escala de prototipo como de modelo físico pueden representarse de manera precisa en un modelo matemático apropiado, y luego resolverse numéricamente. Dado que cada fuerza se representa en este modelo con su escala correcta, este podría utilizarse para determinar las diferencias que se producen al cambiar de una escala a otra, y de tal manera cuantificar los efectos de escala existentes en un determinado modelo físico, e incluso corregirlos. En la práctica, no obstante, el uso de esquematizaciones simplificadas para tener en cuenta el efecto de fenómenos sub-grilla, en especial de la turbulencia, introducen incertidumbres sobre la capacidad de los modelos de la dinámica de fluidos computacional (CFD) de predecir efectos de escala relacionados con estos procesos simplificados.
A fin de contemplar y reducir las incertidumbres mencionadas en el proceso de evaluación de efectos de escala mediante modelos numéricos se propone una metodología original, consistente en definir un Coeficiente de Efectos de Escala, que funciona como factor de conversión entre cualquier variable semejante del prototipo y el modelo físico. Se demuestra que este coeficiente puede ser estimado a partir de resultados numéricos siempre que se mantengan relativamente cercanos a la unidad tres Factores de Error, asociados al modelo matemático, a la discretización y a los parámetros de entrada respectivamente. Se plantean en el trabajo estrategias para neutralizar el Factor de Error asociado a los parámetros de entrada y a la discretización. El Factor de Error asociado al modelo, no obstante, no puede evaluarse de manera directa para cualquier problema en estudio. Por lo tanto, para asegurar que el modelo matemático adoptado es capaz de resolver los efectos de escala deseados, se propone la resolución de unos o más problemas de prueba subrogantes. Estos problemas deben contener los mismos procesos que producen efectos de escala en el problema principal, y contar con datos experimentales a varias escalas. En el trabajo se resuelven problemas de prueba con modelos Reynolds-averaged Navier Stokes (RANS) usando distintos modelos de turbulencia y tratamientos de pared para verificar su capacidad de evaluar efectos de escala viscosos. Se presentan luego varias aplicaciones a problemas prácticos en esclusas de navegación y crestas de vertedero utilizando modelos de tipo RANS."
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