TAZ-TFM-2012-087


Numerical discretization and assessment of bed load discharge closure equations for transient flow over erodible bed in 1D and 2D situations. Discretización numérica y aplicabilidad de fórmulas de cierre en flujos transitorios sobre lecho erosionable en configuraciones 1D y 2D

Juez Jiménez, Carmelo
Murillo Castarlenas, Javier (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2012
Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos department, Mecánica de Fluidos area

Máster Universitario en Mecánica Aplicada

Abstract: Los flujos transitorios sobre lecho rígido son normalmente modelados usando un conjunto de ecuaciones que incluyen las de conservación de masa y cantidad de movimiento. Para el caso de lecho deformable, la física del problema necesita ser descrita de forma matemática a través de diferentes modelos. La primera parte de este trabajo se centra en clarificar las distintas hipótesis asumidas por dichos modelos matemáticos. Como consecuencia de este estudio se deriva la inclusión de una variable en la formulación del problema que incluye la variación de fondo. En la mayoría de los casos a la hora de modelar el flujo de agua sobre fondo erosionable se suele desacoplar la parte hidrodinámica de la parte morfodinámica. Las soluciones obtenidas con los modelos desacoplados han demostrado ser inadequados para la resolución de flujos transitorios con variaciones rápidas de régimen de flujo, puesto que se generan inestabilidades. En consecuencia, es necesario emplear una formulación acoplada capaz de manejar un rango amplio de situaciones hidrodinámicas y morfodinámicas diferentes. Un sistema completo y acoplado de ecuaciones diferenciales parciales que incluía las ecuaciones de aguas poco profundas y una ecuación de conservación de masa para el sedimento fue desarrollado en un trabajo previo. Partiendo de este trabajo anterior se han implementado diferentes formulaciones de cierre para calcular el transporte de sedimento. Puesto que dichas formulaciones fueran derivadas de ensayos de laboratorio en situaciones 1D y para situaciones en equilibrio, se impone la necesidad de valorar su efectividad en situaciones transitorias para configuaciones 1D y 2D. Además de realizar la comparativa entre estas correlaciones empíricas se ha propuesto una nueva discretización para una de ellas, obteniéndose de esta manera unos resultados numéricos más precisos en comparación con los datos experimentales. Las conclusiones extraídas de este trabajo han permitido comprender mejor la dinámica del transporte de sedimento en flujos de agua y serán utilizadas en un futuro próximo para dotar de mayor complejidad al modelo matemático.


Free keyword(s): finite volume method ; 2d shallow water ; bed load transport ; exner
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
Notas: Resumen disponible también en inglés

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