MECANICA DE FLUIDOS

Autor: SEVILLA SANTIAGO ALEJANDRO.
Año: 2003.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: E.P.S. DE LA UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: En esta Tesis Doctoral se estudian ciertos aspectos novedosos en relación con la formación y la estabilidad de chorros coaxiales bifásicos, de particular relevancia en sistemas como reactores químicos. Primero se investiga la estabilidad espacio-temporal de dos corrientes paralelas con relación de diámetros finita. El estudio incluye el cálculo de curvas de transición entre inestabilidad convectiva y absoluta como función de los parámetros adimensionales relevantes del problema. Se ha identificado un nuevo modo de inestabilidad, que es responsable de la aparición de inestabilidad absoluta en el flujo. Como extensión natural al cálculo de estabilidad, se investiga la generación de burbujas en una corriente coaxial gas-líquido, mediante experimentos y modelización teórica. Se han encontrado dos regímenes distintos dependiendo del valor de la relación de velocidad líquido/gas: un régimen de burbujeo periódico para relaciones de velocidad suficientemente pequeñas, y un régimen de chorro para relaciones de velocidad superiores a cierto valor crítico. La transición entre ambos regímenes se explica satisfactoriamente mediante la transición de la inestabilidad local del chorro en el campo cercano de absoluta a convectiva. Asimismo, se ha desarrollado un modelo teórico simplificado que describe el proceso de formación periódica de burbujas, dando un buen acuerdo con las medidas experimentales. Finalmente, se realiza un estudio teórico y experimental del chorro gas-líquido sumergido. El análisis de estabilidad espacio-temporal llevado a cabo incluye los efectos de la tensión superficial y de la capa de cortadura exterior simultáneamente. Por otro lado, los resultados experimentales muestran la existencia de dos regímenes de flujo: en el primer régimen el flujo es marcadamente periódico debido al mismo mecanismo de expansión y colapso de burbujas descrito previamente. En el segundo régimen, el flujo es también aproximadamente periódico, y se caracteriza por la constancia de los números de Strouhal de burbujeo y de capa de cortadura.

Autor: SANTOLAYA SAENZ JOSE LUIS.
Año: 2003.
Universidad: ZARAGOZA.
Centro de lectura: CENTRO POLITECNICO SUPERIOR .
Centro de realización: CENTRO POLITECNICO SUPERIOR.

Resumen: En el trabajo de investigación expuesto se ha realizado un estudio experimental, mediante técnicas ópticas de alta resolución espacio-temporal, de flujos atomizados de aceites usados. Estos flujos han sido generados por boquillas de presión con rotación, de pequeña cantidad, en condiciones de baja confinación y coflujo débil. La instalación experimental permite la adición de gotas/partículas trazadoras, para el estudio de fase continua. Tras la previa determinación de propiedades físicas del líquido de ensayos, se ha realizado la exploración por visualización de comportamientos de desarrollo de lámina y formación del flujo atomizado en un amplio dominio de presiones de inyección del aceite. Se han seleccionado los dos regímenes a estudiar en el spray cuando alcanza un aspecto axisimétrico, que se establecen a temperatura constante de 95° C y en tres presiones de inyección de 12 bar (régimen I), y 16 bar y 20 bar (régimen II). La distribución de tamaños de gotas tras la disgregación de la lámina líquida, se evolución en la zona próxima de desarrollo del flujo, así como la presencia local de fases y su evolución en el dominio, han sido los principales aspectos del estudio. Se pretende de esta forma mejorar la interpretación de los fenómenos físicos responsables de la mezcla, interacción y dispersión de fases que establecen las condiciones en las cuales se produce la combustión de líquidos. A través de PDA se han determinado las componentes de velocidad media de gotas (del conjunto y de clases características), las fluctuaciones de velocidad y tamaño promedio en toda la extensión significativa de diferentes secciones transversales. Con las mismas componentes y tipo de procesado, se han determinado los campos de velocidades de la fase continua (básicamente aire). Se ha realizado el cálculo de intensidades de flujos de volumen (o masa) para el conjunto de gotas y para las clases de tamaño. Además se han elaborado tratamientos integrales de los flujos de gotas generados que incluyen la determinación de curvas del flujo acumulado en secciones circulares concéntricas, con derivación de parámetros que caracterizan la forma y dispersión del spray, y la distribución del flujo total en sección normal por clases de tamaño. El estudio revela por una parte, características comunes en los flujos atomizados, resultado en gran medida de la estructura inicial de cono hueco del líquido inyectado y de los mecanismos básicos de interacción de fases, y por otra parte, marcadas diferencias entre regímenes, relacionadas principalmente con los mecanismos de desintegración de lámina. En el régimen II, dominado por inestabilidades de superficie, se obtiene una distribución de tamaños más fina que en el régimen I y un flujo atomizado con una amplitud y con una capacidad de dispersión superior. Finalmente se han analizado los principales fenómenos que generan la evolución de tamaños de gota característica del chorro atomizado. La rotura secundaria y la evaporación tienen una actuación poco significativa en el dominio y condiciones de trabajo. En consecuencia se ha puesto el énfasis sobre los fenómenos de colisión de gotas los cuales son caracterizados desde distintas aproximaciones de cálculo. Se observa una alta influencia de los resultados de coalescencia en la evolución de la distribución de tamaños, si bien esta evolución depende de la presión de inyección.

Autor: LOBERA SALAZAR JULIA.
Año: 2003.
Universidad: ZARAGOZA.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: En este trabajo de Tesis Doctoral se ha estudiado la interferometría de moteado digital (DSPI) como técnica de velocimetría. La interferometría de moteado ha tenido un gran auge en los últimos años en mecánica de sólidos, gracias a las mejoras y abaratamiento en la fabricación de los sensores CCD y los procesadores. Además, la introducción de técnicas de desplazamiento de fase espacial (SPS) ha permitido la obtención de medidas cuantitativas a costa de perder resolución espacial. En la primera parte de esta tesis se ha comprobado la viabilidad de la técnica SPS-DSPI para obtener medidas cuantitativas del campo de vectores velocidad en un plano del fluido. Se han estudiado los diferentes parámetros que pueden afectar a las medidas, comprobándose que la técnica propuesta es bastante inmune a las variaciones en intensidad del haz de referencia y de la intensidad total del holograma registrado, así como a la diferente polarización de ambos haces, objeto y referencia. Se ha comprobado que el ajuste de la posición del origen de la onda de referencia tampoco es crítico siempre que no cambie entre las dos exposiciones, de lo contrario introduce un referencial de franjas finito que, en función de las características del experimento, puede ayudar a determinar el desplazamiento del objeto o limitar los gradientes máximos que se pueden determinar con la técnica. También se ha comprobado que la apertura del sistema junto con el ruido en los mapas de diferencia de fase limita la resolución espacial y los gradientes máximos que se pueden medir con la técnica, y que la coherencia temporal del láser utilizado, limita la zona de media y la calidad de los mapas de referencia de fase. Se han obtenido medidas cuantitativas de una componente fuera del plano en un flujo convectivo Rayleigh-Bénard con un láser He-Ne de 17mW. Se ha combinado estas medias con los datos obtenidos con velocimetría de imágenes de partículas (PIV) para determinar las tres componentes del vector velocidad en un plano del fluido. Se han obtenido medidas cuantitativas de las tres componentes del vector velocidad en un plano de la capa límite en un túnel de viento, en el que la velocidad media del flujo era 3 m/s, combinando la técnica de SPS-DSPI con PIV y utilizando láseres pulsados de Nd:YAG. Se han comparado los resultados con los obtenidos mediante PIV estereoscópico, encontrándose que la precisión en las medidas en similar con ambas técnicas. En la segunda parte de la tesis, se ha demostrado teóricamente que la interferometría de moteado con desplazamiento espacial de fase es, de hecho, holografía imagen digital (DIPH). El tratamiento como hologramas de los moteogramas amplía la información recuperada a partir de cada registro, ya que ha permitido reconstruir numéricamente la distribución no sólo de la fase sino también de la intensidad del haz objeto. Del análisis interferométrico de la distribución de fase de la onda objeto se ha obtenido la componente fuera del plano de la velocidad; y del análisis fotográfico de la distribución de la intensidad del haz objeto como imágenes de PIV se han obtenido las dos componentes perpendiculares a la dirección de observación. Esto ha permitido extender la técnica DIPH a las medidas de las tres componentes den un plano del fluido. La diferente sensibilidad de estos dos tipos de análisis obliga, en la mayoría de los casos, a registrar tres hologramas DIPH separados con diferente intervalo temporal para determinar las tres componentes de la velocidad en un plano. Se ha comprobado que la interpretación holográfica permite registrar imágenes de partículas desenfocadas en el CCD y reconstruir la distribución de fase e intensidad en el plano de mejor enfoque, ampliando las posibilidades de la geometría de registro. Además, se ha utilizado la multiplexación fractal de hologramas DIPH para registrar dos planos simultáneamente y reconstruirlos de forma independiente, mostrando así la forma de extender el DIPH a un técnica caso 3D. Se han obtenido medidas cualitativas de las tres componentes de la velocidad en dos planos de un flujo convectivo registrados simultáneamente con un láser He-Ne de 17 mW.

Autor: RODRÍGUEZ MAROTO JESÚS JAVIER.
Año: 2002.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: CIEMAT.

Resumen: Se presenta una metodología de caracterización de partículas de aerosol para emisiones industriales, aunque podría adaptarse a inmisiones o medioambiente. Consiste en el diseño, validación y aplicación de un sistema de muestreo y medida de partículas, basado en la disposición acoplada de varios equipos y su utilización simultánea, para obtener resultados que se complementen y proporcionen una información integral en un amplio intervalo de tamaño de partícula. El método inicialmente consiste en dividir la muestra principal con un divisor de flujo, en la línea de muestreo, en varias muestras secundarias, dirigidas a cada uno de los instrumentos. El funcionamiento de algunos equipos requiere el acondicionamiento de la muestra, que supone la separación de partículas indeseables, el submuestreo a un caudal fijo y el secado de la muestra. Por ello, el sistema de muestreo incorpora los siguientes dispositivos: ciclón, cámara de muestreo, secador por difusión y preimpactador; adaptaciones que han sido validadas teórica, y experimentalmente en el laboratorio con bancos de calibración, diseñados para tal objeto, determinando para cada uno de estos equipos de eficacia de transporte en las condiciones de muestreo. El análisis de resultados ha permitido definir ecuaciones empíricas sencillas, que relacionaban la eficacia de transporte con el caudal de muestreo. Así, se consigue corregir las medidas realizadas, permitiendo aproximar los resultados de las medidas a la muestra real. La metodología, se aplicó en la validación de un precipitador electrostático o electrofiltro (ESP) y una cámara de aglomeración acústica. Así como a la caracterización previa de las partículas, objeto de este tratamiento: combustión de carbón y gasoil. También, el sistema ha sido utilizado para caracterizar las emisiones de un motor Diesel de 0,5 MW, las de combustión de biomasa en un lecho fluido y las de un motor Diesel de baja velocidad de 14 MW para generación de energía eléctrica.

Autor: PALACIOS LORENZO M ESTHER.
Año: 2002.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR.
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: Se analiza la influencia de las perdidas opticas y del ruido optico en la determinacion local de la concentracion de numero de particulas y gasto masico calculados con la tecnica de interferometria en fase Doppler. Se ha desarrollado un criterio para evaluar el linmite de aplicacion de la tecnica en el caso de perdidas opticas elevadas, que se detalla en la Tesis. Ademas se proponen modificaciones a los metodos tradicionales, lo que permite mejorar la medida de concentracion en el caso de atomizaciones numericamente densas. Se analiza un metodo novedoso, basado en la medida de radiacion dispersada y extinguida por la fase dispersa, que fue anteriormente desarrollado en laboratorio. Ademas, se propone un modelo para la determinacion de la constante de dispersion necesaria, atendiendo a la distribucion de concentracion en el flujo, lo cual permite armonizar las medidas de dispersion con las de extincion

Autor: GORDILLO ARIAS DE SAAVEDRA JOSÉ MANUEL.
Año: 2001.
Universidad: SEVILLA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERO.

Resumen: En esta Tesis se realiza una revisión de los conceptos clásicos de estabilidad lineal de corrientes paralelas, proporcionando resultados originales en el tartamiento del problema de la señal. Con esta base teórica estblecida, se han realizado los estudios teóricos y experimentales: uno sobre la rotura de chorros líquidos rodeados por una corriente coaxial de gas y otro sobre la rotura de chorros gaseosos rodeados por una corriente coaxial de líquido. En el priemro de los problemas tratados, se ha puesto de manifiesto la importancia de las capas de cortadura que se desarrollan en la entrefase líquido-gas para promover.Se han explicado los resultados experimentales en base a modos inestables con origen en la capa de cortadura que se desarrolla en el líquido no descritos previamente en la literatura pero que, sin embargo, han de estar presentes en cualquier experimento de atomización. En los referente a la generación de burbujas, se ha explicado la corta longitud de chorros gaseosos en el seno de una corriente coaxial de líquido y la homogeneidad en tamaños de las burbujas generadas en base a que estos sistemas, como se demuestra, desarrollan inestabilidades absoltuas originadas por inestabilidades de tipo capilar y de capa de mezcla. También se proprociona una ley que relaciona el diámetro de las burbujas generadas, en el tipo de dispositivo empleado para realizar este estudio como función de los parámetros experimentales.

Autor: SACCO GIQUEAUX CARLOS GUSTAVO.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS DE CAMINOS.

Resumen: El método de Puntos Finitos se inscribe dentro de la familia de los métodos sin malla. La premisa en la que se basan estos métodos consiste en aproximar una solución haciendo uso exclusivamente de información obtenida de los puntos, con los cuales se discretiza el dominio. Para la discretización se utilizó la técnica de colocación puntual, con lo cual el método se independiza totalmente de cualquier tipo discretización conforme. Se utilizaron funciones de aproximación basadas en mínimos cuadrados ponderados. El método desarrollado se aplicó a la resolución de las ecuaciones de la Mecánica de Fluidos incompresibles, dando resultados ampliamente satisfactorios. Estos métodos habían sido aplicados casi exclusivamente a problemas de fracturas, mediante este trabajo se extiende la técnica de los métodos sin mallas al ámbtito de los fluidos.

Autor: VALLONE FESTA ANDREA.
Año: 2001.
Universidad: NAVARRA.
Centro de lectura: CIENCIAS.

Resumen: En este trabajo se realiza una serie de experimentos destinados en primer lugar acaracterizar el comportamiento de un sistema convectivo con superficie libre calentado de forma inhomogénea. Se estudian los régimenes temporales que se desarrollan en función tanto de la diferencia de temperatura aplicada, como de las condiciones de contorno impuestas al sistema. Para valores suficientemente altos del parámetro de control, observamos un régimen caótico en las oscilaciones de temperatura. En este estado se introducen dos tipos de perturbaciones externas con el fin de estudiar los modos de sincronización y la posibilidad de controlar el régimen caótico. En el primer caso, las perturbaciones son localizadas, lo cual implica la variación de la temperatura de una zona bien definida de la superficie calefactora, mientras que en el segundo las perturbaciones se realizan sobre toda la capa calefactora. En todos los casos las perturbaciones corresponde a variaciones armónicas de la temperatura. Las perturbaciones locales nos han permitido aplicar dos métodos de control. Para el primero, que solo tiene en cuenta la diferencia entre al tiempo actual y aún tiempo retardado, encontramos que hay que incrementar mucho la constante de realimentación para obtener resultados aceptables. Los mejores resultados se obtienen al aplicar un método de control adaptativo. Cuando las perturbaciones que se introducen son de carácter global, las oscilaciones de la capa límite térmica sí resultan afectadas, de modo que es posible definir una nueva lengua de Arnold a la que corresponde una relación 1:1. Además dentro de esta lengua queda definida una región en la que el comportamiento del sistema pasa a ser periódico, es decir, el forzado externo obliga al sistema a permanecer en una órbita periódica que en ausencia del forzado es inestable.

Autor: REVUELTA BAYOD ANTONIO.
Año: 2001.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR.
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: Mediante la combinación de métodos analíticos y numéricos se describen en esta tesis la estructura de los chorros laminares en diferentes configuraciones simplificadas, dando resultados de utilidad para el análisis del campo fluido en sistemas más complejos. El estudio se ha llevado a cabo bajo la hipótesis de flujo laminar a altos números de Reynolds. Aunque gran parte de los flujos con chorros que se encuentran en la naturaleza o en las aplicaciones industriales son turbulentos, una primera aproximación a su estudio bajo la suposición de flujo laminar es importante para entender los fenómenos fluidodinámicos que se producen, como el desarrollo de capas límites sometidas a gradientes de presión adversos originados por la ingestión del chorro, la identificación de regiones del campo fluido con soluciones de semejanza, la formación y caracterización de regiones de recirculación del flujo, etc.

Autor: GARCIA RODENAS RICARDO.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: INGENIEROS AERONÁUTICOS.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AERONÁTICOS.

Resumen: La tesis doctoral desarrolla métodos y modelos de la investigación de operaciones aplicados a la planificación del transporte urbano, haciendo especial énfasis en los viajes con modos combinados (en más de un modo de transporte). La metodología empleada son los modelos de asignación en equilibrio entre la oferta y la demanda, formulados mediante programación matemática y desigualdades variacionales, los modelos de diseño de redes y los de estimación de matrices origen-destino, formulados mediante programación matemática binivel y programación matemática con restricciones de equilibrio. Se ha introducido una clase de algoritmos de generación de columnas / descomposición simplicial para la resolución de los problemas de optimización convexa diferenciable, estableciendo su convergencia asintótica y dando condiciones suficientes para su convergencia finita. Se ha realizado un estudio computacional sobre dos tipos de problemas de flujos en redes no lineales, mostrando que forman parte del Estado-del-Arte para problemas estructurados de grandes dimensiones. Se han elaborado modelos binivel para el diseño de intercambiadores multimodales urbanos (problema mixto de diseño de redes), diseño de aparcamientos disuasorios (problema continuo de diseño de redes) y para la estimación de matrices origen-destino. Se han elaborado algoritmos heurísticos para su resolución, debido a su no-convexidad, no-diferenciabilidad y grandes dimensiones. Se han realizado pruebas numéricas, mostrando su eficacia y su utilización.

Autor: SPASOV YULIAN DIMITROV.
Año: 2000.
Universidad: ROVIRA I VIRGILI.
Centro de lectura: INGENEIRA QUÍMICA.
Centro de realización: ETSEQ.

Resumen: En esta tesis se han desarrollado herramientas para estudiar la estabilidad de los flujos incomprensibles y la estructura del flujo ligeramente supercríticos. Estas herramientas se han aplicado a dos flujos de interés científico e industrial Ambos tienen lugar en una cavidad toridal con sección transversal cuadrada.El presente trabajo esta desglosado en cinco capítulos. El primer capítulo esta dedicado a la revisión bibliográfica de las contribuciones más relevantes para la presente tesis. Las ecuaciones de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía que gobiernan los flujos de interés se formulan en variables primitivas y se presentan en el segundo capítulo. Además, las ecuaciuones linarizadas de conservación se representan con pontenciales de velocidad y luego se aplica la descomposición en modos normales.De este modo se obtiene un problema generalizado de valores propios cuya solución determina la estabilidad del flujo. También se presentan las condiciones de contorno que corresponden a los casos estudiados. En el terceer capítulo se presentan los métodos numéricos utilizados para resolver las ecuaciones que gobiernan las cantidades de interés. En el cuarto capítulo, se investiga la estabilidad de los flujos de interés mediante las herramientas desarrolladas en el capítulo anterior. La estabilidad del flujo isotérmico se estudia para valores discretos de la curvatura. Los resultados muestra que para curvaturas altas el número de Reynolds crítico (Rec) es menor y los modos críticos tienen una longitud de onda más grande. Se ha encontrado que tres grupos de modos desestabilizan el flujo dependiendo de la curvatura. Para curvaturas pequeñas (), modos estacionarios de corta longitud de onda () desetabilizan el flujo. Para () los modos más inestables son no estacionarios y con longitud de onda (). Para curvaturas más grandes, modos estacionarios con longitud de onda grande () desestabilizan el flujo. Para curvaturas pequeñas () los modos críticos extraen su energía de una región que se extiende cerca de la pared interior a lo largo de las líneas de corriente más externas del vórtice principal. Para mayores curvaturas () esta región esta cerca de la pared exterior. El flujo perturbado consige en pares de vórtices contra-rotatorios para todas las curvaturas estudiadas. Se concluye que la inestabilidad es de tipo centrífugo. En condiciones de curvatura pequeñas las interacciones no lineales son de poca importancia para el flujo ligeramente super-crítico, mientras que éstas son importantes para curvaturas grandes. Par curvaturas pequeñas el flujo ligeramente super-crítico es ligermente tridimensional,mientras que para curvaturas grandes es completamente tridimensional y tiene una estructura celular.Para este caso se observa un movimiento helicoidal en la dirección periódica en la región ocupada por el vértice principal, mientras que este movimiento no se observa para curvaturas pequeñas. El flujo de la convección natural en una cavidad torioidal se ha estudiado para valores discretos de la curvatura (). Los valores del número de Rayleigh crítico (Rac) muestran una tendencia a disminuir con el aumento de la curvatura. Contrario al caso isotérmico, solo un grupo de modos tiende a destabilizar el flujo para todas las curvaturas consideradas. El flujo perturbado consiste en vórtices contra rotatorios para todas las curvaturas. Se ha concluido que el mecanismo de la inestabilización es de tipo centrifugo y esta relacionado con la curvatura de las líneas de corriente de la separación cerca de la pared superior del toroide. La inestabildiad es de origen mixto, hidrodinámico y térmico. Para todas las curvaturas estudiadas, las interacciones no lineales son de poca importancia para el flujo ligeramente super crítico.Para el flujo de agua en la cavidad toroidal con () se han comparado perfiles relevantes con resultados experimentales de Martorell (2001) y se ha obtenido una buena concordancia.

Autor: BURGOS OLMOS MANUEL ANTONIO.
Año: 2000.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: INGENIEROS AERONÁUTICOS.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AERONAUTICOS.

Resumen: El objetivo de esta tesis ha sido desarrollar una serie de algoritmos que permitan la resolución numérica de problemas no estacionarios, con especial énfasis en turbomaquinaria. Para ello, se ha partido de un código ridimensional, no estructurado y estacionario, que ha sido desarrollado de forma paralela a la presente tesis. La aplicación de unas condiciones de contorno no estacionarias y no reflexivas en las entradas y salidas son fundamentales para evitar las posibles reflexiones de carácter no físico de las ondas que salen del dominio y que producen las condiciones de contorno utilizadas normalmente en los códigos estacionarios. En este sentido, se ha analizado e implementado un modelo de condiciones de contorno bidimensional, no estacionarias y no reflexivas. La propagación correcta de los campos no estacionarios en el seno del campo fluido resulta un problema crítico en códigos que tienen que añadir términos de disipación numérica en su formulación. La forma de evitar el excesivo amortiguamiento que sufren las ondas al atravesar el dominio es a través de modelos de viscosidad artificial más complejos que los que generalmente se utilizan. Se ha desarrollado y validado un modelo matricial de viscosidad artificial para mallas no estructuradas. Otro objetivo esencial es retener el efecto del número real de álabes de cada fila en el cálculo de la interacción rotor/estátor de forma económica. Esto se ha conseguido mediante la utilización de unas condiciones de contorno desfasadas en el tiempo, que reducen el tamaño del problema a la configuración mínima formada pro un único pasaje. Estas condiciones se han desarrollado e implementado siguiendo dos métodos diferentes: el primero, propuesto por Erdos y otros, se conoce como técnica del "almacenamiento directo", y e segundo es el método de los desarrollos de Fourier, que fue propuesto por He. Ambos métodos se han aplicado y validado, en configuraciones de ráfagas, álabes vibrantes, y problemas de interacción rotor/estatór. La primera aplicación del método de los desarrollos de Fourier en una configuración rotor/estátor se ha realizado durante el desarrollo de esta tesis. Los resultados han sido presentados simultáneamente por dos grupos de investigación en la 9ª conferencia de la ISUAAAT (Lion, 2000). Un objetivo colateral del a tesis ha sido la validación del código en problemas no estacionarios. Dada la escasez de datos experimentales y analíticos tridimensionales y no estacionarios disponibles para configuraciones de interacción estátor/rotor, el código ha sido validado contra soluciones semianalíticas y en configuraciones bidimensionales no estacionarias. Se ha realizado un esfuerzo cosiderable en el desarrollo de un preprocesador destinado a la generación de configuraciones de turbomaquinaria, incluyendo en este preprocesador la generación de una geometría y de una malla pseudo-

Autor: DELGADO BUSCALIONI RAFAEL.
Año: 1999.
Universidad: NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA.
Centro de lectura: CIENCIAS .
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS-U.N.E.D..

Resumen: La tesis versa sobre la convección en cavidades inclinadas más largas que anchas, calentadas a lo largo de su lado de mayor longitud. El tipo de fluido considerado es incompresible, Newtoniano y en este problema su naturaleza (determinada por Pr) puede ser desde un metal liquido (Pr 0.001), gas (Pr 1), un liquido como el agua (Pr 7) o una silicona (Pr >-100). El parámetro que determina el gradiente externo de temperatura es el numero de Rayleigh, Ra. El trabajo generaliza los resultados de las investigaciones precedentes para cavidades verticales (a=0º) u horizontales (a=90º). Si la cavidad no está en posicion vertical (a 0º), cualquier valor de Ra, da lugar a un flujo convectivo que, en su expresión más simple, consiste en una única celda convectiva que ocupa toda la cavidad. A medida que aumenta Ra, este flujo (unicelular) sufre transformaciones de modo que el tipo de transporte de calor pasa de un regimen de conducción (Ra bajo) a un régimen de transición (en el que la advección es dominante) y finalmente a un régimen de capa límite (Ra alto), en el que el transporte de calor se restringe a delgadas capas adyacentes a las paredes de la cavidad. La primera gran parte del trabajo presenta una investigación exhaustiva de las fronteras y la estructura espacial del flujo unicelular en cada regimen de transporte. La segunda parte considera las posibles formas y las razones por las cuales el flujo unicelular se convierte en multicelular al aumentar Ra. Existen numerosas formas de flujo multicelular, cada una de ellas asociada a un diferente tipo de inestabilidad, que han sido estudiadas teoricamente y mediante simulaciones numéricas del flujo en dos y tres dimensiones. Estas inestabilidades aparecen dependiendo del tipo de fluido(valor de Pr) y del ángulo de inclinación. Por ejemplo, en líquidos o siliconas, las inestabilidades están originadas en las capas limite, a valores altos de calentamiento externo. En gases y metales líquidos el flujo multicelular se origina en el núcleo de la cavidad y da lugar a diversos tipos de celdas bidimensionales o tridimensionales, estacionarias u oscilatorias. Al aumentar Ra, estas celdas pueden interaccionar entre sí, generando nuevas formas de movimiento con varias frecuencias características y eventualmente caos. La tercera parte del trabajo analiza algunos de estos casos, buscando la relación entre los cambios en la dinámica y la estructura espacial del sistema.

Autor: BERMÚDEZ LÓPEZ LUIS MIGUEL.
Año: 1999.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR .
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: Se trata el problema de la simulación numérica de efectos aerodinámicos no estacionarios en aerogeneradores. Se intenta conseguir un progreso bien definido en la dirección de generar un modelo de simulación que sea capaz de analizar el comportamiento tridimenxional, no estacionario, turbulento y con desprendimiento de campo fluido alrededor de aerogeneradores. Se trata de conseguir un mayor grado de precisión al predecir la cargas no estacionarias sobre las palas y la potencia de salida. Se genera un modelo acoplado específicamente diseñado para el análisis de flujos alrededor de aerogeneradores. Se ha desarrollado y validado un modelo tridimensional no estacionario para la corriente exterior y un modelo bidimensional no estacionario que acopla la corriente exterior con la capa límite turbulente no estacionario y que tiene encuenta la reposición de este.

Autor: RUIZ-RIVAS HERNANDO ULPIANO.
Año: 1999.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLOTÉCNICA SUPERIOR.
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: Se analiza la estructura de un chorro con coflujo y sometido a forzado axial en el campo cercano. Las medidas exponenciales han consistido en visualiaciones del flujo en planos longitudianales y transversales y medidas simultáneas de dos componentes del vector velocidad y mediante PIV, en una retícula de puntos contenida en un plano longitudinal. Los resultados muestran que las configuraciones que toma el flujo no difieren en sus características fundamentales al variar el número de Reynolds. La organización del flujo en el campo cercano responde a las interacciones de esas estructuras que no modeladas mediante razonamientos de dinámica de vorticidad do viscosa. Se analiza el efecto de los diferentes parámetros de flujo.

Autor: GONZALEZ ROJAS HERNAN ALBERTO.
Año: 1998.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INFORMATICA .

Resumen: En este trabajo se pretende ampliar la información actualmente existente sobre la dinámica arterial, utilizando técnicas numéricas que permitan simular esta dinámica arterial en forma no invasiva, permitiendo realizar experimentos más exactos de un modo no agresivo para el paciente. Para obtener información útil y robusta, al respecto, se requieren medios de cálculo y técnicas apropiadas. til quiere decir que su valor, desde el punto de vista clínico, sea lo más relevante posible. Robusta quiere decir que la información obtenida se vea lo menos afectada posible por simplificaciones del modelo. Estas simplificaciones siempre aparecen en el momento de reproducir la realidad mediante un modelo, dando lugar al clásico paradigma de la construcción de modelos. Este doble objetivo de obtener el máximo de información útil y robusta, se plantea abordar desde el punto de vista de la simulación numérica. Se supone que la información existente, utilizada como entradas del modelo, se presenta en las mejores condiciones posibles que permiten los sistemas de adquisición. A partir de aquí es donde las técnicas de simulación numérica podrán, en su caso, ayudar a obtener una información relevante, presentada lo más útil y robusta posible. Con el uso de estas técnicas de simulación numérica se pretende, como fin último, un mayor entendimiento de la dinámica de flujo arterial, permitiendo potenciar las capacidades de diagnóstico e incrementar el conocimiento sobre la formación y crecimiento de una estenosis. En esta tesis se ha propuesto, principalmente, la construcción e implementación de un modelo de flujo de sangre que permita estudiar el comportamiento hemodinámico en algunas situaciones específicas como es la estenosis coronaria. Para la construcción de este modelo se utilizarán las conocidas ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido laminar e incompresible. Ecuaciones ampliamente usadas para simular problemas de flujo. Estas expresiones, al ser utilizadas para simular el flujo coronario, requieren, principalmente, de dos modificaciones, que formarán parte de las contribuciones novedosas que aporta esta tesis. La primera modificación realizada a este sistema de ecuaciones, tiene el propósito de incluir en el modelo el comportamiento no-newtoniano que presenta la sangre, comportamiento que adquiere un gran protagonismo cuando el flujo tiene una velocidad baja, situación que está bien correlacionada con la formación de placa adiposa. La segunda modificación introducida a estas ecuaciones, tiene el propósito de generalizar esta expresión, de manera que estas ecuaciones puedan describir, también, la situación desde el punto de vista de un supuesto observador que se encuentre sobre un sistema de referencia móvil (no-inercial), que en este caso corresponde a la pared coronaria. Esta segunda modificación tiene el propósito de simular lo que sucede con el flujo de sangre, como si el observador estuviera fijo a la pared coronaria, situación que permite observar la interacción relativa que existe entre el flujo de sangre y la pared coronaria. Estos dos ingredientes, sumados a un proceso de simulación transitoria, en que se considera la característica periódica que presenta el flujo de sangre, son ingredientes que hacen muy general a este modelo, y que permiten con ello estudiar el problema hemodinámico presente en las coronarias, problema que se ha tratado hasta la fecha, realizando restricciones, como son: no considerar newtoniana la sangre, suponer que la geometría es bidimensional, el proceso es de tipo estacionario, etc.. Otro aspecto ventajoso y digno de destacar, que presentan las simulaciones realizadas en esta tesis, es la posibilidad de simular, y posteriormente analizar, la interacción entre el flujo de sangre y la pared arterial que se encuentra en movimiento, situación que es, de momento, imposible de realizar experimentalmente, ya sea en laboratorios o directamente sobre el paciente. Por esta razón, este modelo y su solución numérica aportan la posibilidad de realizar nuevos análisis al problema de flujo, con la consecuente aportación que esto conlleva al conocimiento de este tipo de patología coronaria.

Autor: VAZQUEZ MARIANO.
Año: 1998.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS DE CAMINOS.

Resumen: Este trabajo de investigación se enmarca dentro de la mecánica computacional de fluidos. La dinámica de fluidos esta modelada principalmente por un grupo de ecuaciones diferenciales conocidas como Ecuaciones de Navier - Stokes. Las soluciones a estas ecuaciones representan distribuciones en espacio y tiempo de las variables que caracterizan el sistema dinámico en cuestión, como ser presión, velocidad, temperatura, densidad, etc. En la inmensa mayoría de los casos, las soluciones analíticas de estas ecuaciones no pueden encontrarse. La simulación numérica de las mismas es entonces el arma más poderosa que se tiene para tratar estos problemas, entre los que se encuentran prácticamente todos los problemas industriales o tecnológicos en este campo que puedan imaginarse. De ahí la importancia del desarrollo de estos métodos. En la presente tesis, se estudia un algoritmo general, que pueda resolver de la misma forma los dos grandes tipos de problemas de flujo: incompresible y compresible. Uno y otro presentan sus propias características físicas y desde el punto de vista de las ecuaciones que los modelan, matemáticas. En este caso se elige para la discretización espacial el método de los elementos finitos y para la temporal, una discretización siguiendo las características. De esta forma, combinando estas técnicas con un esquema de paso fraccionado, se puede resolver el límite de incompresibilidad y además, tener una beneficiosa viscosidad que estabiliza los termios convectivos de las ecuaciones originales. La combinación de estas técnicas recibe el nombre de algoritmo CBS (Characteristic Based Split). Una vez el algoritmo para el caso laminar esta probado, pasamos al caso turbulento. El modelo elegido es el k-epsilon y el CBS es extendido para incluir las ecuaciones de la energía y la disipación turbulentas. Los problemas de flujo turbulento a tratar son, por tanto, de flujo compresible e incompresible. El algoritmo sirve así de laboratorio numérico para la evaluación de los distintos modelos de turbulencia, de gran importancia en problemas a escala real. La tercera rama estudiada es la de los llamados esquemas Multgrid ("Multimalla") que están pensados para resolver un problema fundamental en los algoritmos de este tipo: su baja velocidad de convergencia hacia el régimen estacionario. La combinación de multigrid con algoritmos de paso fraccionado es sin duda uno de los aportes más originales de la tesis. La flexibilidad de la discretización espacial provista por el método de elementos finitos otorga además una enorme cantidad de ventajas para el tratamiento de geometrías complejas, problemas 3D, y un largo etcétera.

Autor: GOMEZ MORENO FRANCISCO JAVIER .
Año: 1998.
Universidad: NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: CIEMAT+U.N.E.D.

Resumen: Se ha estudiado el comportamiento de un espectrómetro de tamaño de particulas, basado en un impactador inercial de tobera variable, construido a partir de un diafragma de iris. Este impactador funciona fijando la distancia de la tobera al colector, L=4 mm, el caudal másico de gas, m´, y la capacidad volumétrica de bombeo, Q, permitiendo trabajar a una presión casi fija aguas debajo de la tobera de diametro variable dn. Se han realizado experimentos cerca de 30 torr, con gotas de 78 a 490 nm de diametro, que eran retenidas a aperturas de la tobera entre 1.3 y 2.5 mm. Se ha observado una excelente resolución cuando el número de Reynolds del chorro y la distancia de la tobera al colector se mantienen en los rangos 175

Autor: ECHEBARRIA DOMINGUEZ BLAS.
Año: 1997.
Universidad: NAVARRA .
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: FISICA Y MATEMATICA APLICADA PROGRAMA DE DOCTORADO: FISICA DE LOS SISTEMAS FUERA DEL EQUILIBRIO.

Resumen: En la presente tesis se han estudiado teóricamente las posibles inestabilidades de una capa de fluido sujeta a variaciones de la tensión superficial con la temperatura. La tesis se ha dividido en varias partes, que corresponden a distintas situaciones experimentales. Empieza con un capítulo introductorio en el que se repasan los diferentes mecanismos responsables de la convección de Bénard-Marangoni. También se incluye una discusión detallada y original sobre las condiciones de contorno térmicas en la interfaz, necesaria para tener en cuenta la influencia del aire en el umbral convectivo. En la segunda parte se estudia un sistema con gran razón de tamaños, derivando unas ecuaciones de amplitud generalizadas, en las cuales se incluyen términos espaciales no lineales. Hemos calculado los valores de los coeficientes de estas ecuaciones y sus posibles inestabilidades. Posteriormente analizamos la estabilidad de estas soluciones frente a perturbaciones de gran longitud de onda, cuya dinámica viene regida por una ecuación de fase. Finalmente, concluimos esta parte con un análisis de la influencia de la rotación en los diagramas de bifurcaciones precedentes. La siguiente parte se dedica al estudio de un sistema de pequeña relación de aspecto, específicamente, un recipiente circular. En este caso la forma de los modos viene dada por las condiciones de contorno y se ha analizado la competición de dos modos cuyos números de onda presentan una razón de 2:1. Finalmente, en la última parte analizamos una situación experimental diferente, un sistema con calentamiento lateral. En este caso la inestabilidad primaria es oscilatoria, y se ha puesto especial atención al estudio de la ondas hidrotermales correspondientes.

Autor: ECHEVERRIA ALBALADEJO ISABEL.
Año: 1997.
Universidad: NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: DEPARTAMENTO: FISICA FUNDAMENTAL PROGRAMA DE DOCTORADO: FENOMENOS NO LINEALES EN FISICA .

Resumen: La tesis consta de dos partes: 1. Instrumentación: Se ha diseñado, construído y calibrado un aparato para medidas reológicas o reómetro. Se trata de un reómetro de arrastre por torsión en el que el rotor está suspendido magnéticamente, de forma que el rotor no toca nada más que la muestra, y está completamente libre de fricción. Las medidas de creep se pueden realizar en dos geometrías: plato-plato y cono-plato. El aparato puede realizar simultáneamente medidas de fuerza normal con gran precisión (0.2 mN), lo que permite la medida de tensiones normales con gran resolución (ésta depende del radio del plato utilizado). El bajo valor par residual ( =0.07 x 10-7 Nm, del orden de la resolución del par), permite la realización de experimentos de creep-recovery. 2. Experimentos: Se presentan también resultados de medidas reológicas en un polímero completamente amorfo (poliéter-imida, PEI), por debajo de su temperatura vítrea, Tg. El objetivo de este trabajo era estudiar la relación entre los tiempos de equilibrado de tres propiedades físicas, en un mismo material, en el mismo rango de temperaturas. Se ha encontrado que el tiempo de equilibrado es el mismo para el volumen, la entalpía y la complianza en una poliéter-imida. Además, la dependencia con la temperatura de los factores de escala o traslación necesarios para construir las curvas reducidas es la misma para las tres propiedades.