Calculation of Diffusive Flux in Complex Domains Using Finite Volume Method RESUMEN Este articulo describe una estrategia de discretizacion de la ecuacion de difusion en mallas no estructuradas aplicando el metodo de los volumenes finitos con las variables calculadas en el centroide de cada volumen. Esta aproximacion esta basada en el trabajo de Date [1] que usa una tecnica iterativa conocida como correccion diferida para solucionar el calculo del flujo difusivo en mallas no ortogonales. Se comprobo que para angulos internos del elemento menores a 50°, el metodo propuesto por Date no converge y entonces se propone una nueva forma de calcular el gradiente que favorece la convergencia del problema. Se muestra un estudio de la convergencia donde se demuestra la alta efectividad del metodo propuesto. A partir de la solucion de un problema tipico, basado en la solucion de la ecuacion de Poisson, se realizo la comparacion de los resultados obtenidos con los de la solucion analitica, donde se observo una alta correspondencia de los resultados sin comprometer el tiempo de calculo. Finalmente, se demostro la flexibilidad de la aproximacion implementada al realizar simulaciones sobre mallas estructuradas y no estructuradas, usando elementos en forma de cuadrilateros y triangulos en 2D, y cubos curvilineos y tetraedros en 3D. PALABRAS CLAVE : CFD, Volumenes Finitos, Mallas no estructuradas, flujo difusivo, dominio complejo. ABSTRACT This paper describes a strategy to discretize the Poisson equation on unstructured meshes using the finite volume method based on the center of the cells. This approach is based on Date’s work[1] that uses an iterative technique known as deferred correction to obtain the right diffusive flow field in no orthogonal meshes. It was found that the method proposed by Date does not converge when the internal angles are less than 40°, then we proposes a new way to calculate the gradient in order to ensure the convergence. It shows a convergence study that demonstrates the high effectiveness of the proposed method. After solving a typical problem, based on the solution of the Poisson equation, we compared the results obtained with the analytical solution, where there was a high correspondence of results without compromising the computational time. Finally, we have demonstrate the flexibility of the approach implemented by performing simulations on structured and unstructured meshes, using elements in the form of quadrilaterals and triangles in 2D, and curvilinear cubes and tetrahedrons in 3D. KEYWORDS : CFD, Finite Volume Method, Unstructured Meshes, diffusive flux, complex domain.
Tópico:
Heat Transfer and Optimization
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FuenteDOAJ (DOAJ: Directory of Open Access Journals)