2026-04-13T06:05:32Zhttps://recercat.cat/oai/requestoai:recercat.cat:2117/3957692025-07-23T06:09:53Zcom_2072_1033col_2072_452951
RECERCAT
author
El Aas Aas Serroukh, Khaled
2023-07-05
Aquest treball consisteix en el calibratge per a un flux d’aigua estacionari d’un vessador triangular de
paret prima mitjançant un estudi experimental i numèric. Concretament es vol arribar a poder saber
el cabal que passa a través de dit vessador mesurant l’altura que té la columna d’aigua aigües amunt
d’aquest sense haver d’utilitzar un cabalímetre i després calcular el cabal a partir de la citada altura.
L’estudi experimental ha consistit en realitzar una sèrie de set assajos amb l’equip de treball del
laboratori de Mecànica de Fluids de l’EEBE amb un rang de cabal de 0,52-0,04 l/s i el rang d’altures H
obtingudes és 67,75-22,25 mm, respectivament. Després s’ha fet una regressió lineal i exponencial
amb les parelles de dades de cada assaig i s’ha obtingut les equacions que reflecteixen la relació entre
cabal i H.
Després d’això s’ha procedit amb l’estudi numèric. En primer lloc s’ha modelat l’equip mitjançant un
programa CAD, que es mostra a l’annex 1, i a partir d’aquest modelat s’ha fet el pertanyent al domini
fluid, que era l’objecte d’estudi. Aquest s’ha simplificat respecte a la seva forma original per tal
d’estalviar temps de càlcul i prescindir d’aquells detalls que no influeixen significativament en el
resultat d’interès. Com a model viscós s’ha escollit un model turbulent, concretament el k-𝜔��� SST. I com
a model multifàsic s’ha escollit el VOF (Volume of Fluid).
S’ha obtingut un primer resultat dintre del rang d’incertesa amb un error relatiu de 1,07%. Després de
veure que el càlcul trigava exageradament s’ha optat per realitzar canvis en la geometria del domini,
simplificant-la encara més; i en les condicions inicials, començant amb una altura determinada de la
columna de fluid per tal d’estalviar temps de càlcul. Llavors s’ha calculat per a més cabals amb dos
mides més diferents de mallat i, en general, els resultats estan fora del rang d’incertesa i per sota del
7% d’error.
Amb el model k-e només s’ha calculat per a un sol cabal, degut a la falta de temps, obtenint un resultat
amb un error del 1,8% i dintre del rang d’incertesa també.
Llavors, en relació al conjunt de resultats obtinguts, es considera que el model SST es més sensible a la
qualitat de la malla que el model k-e, ja que amb aquest s’ha obtingut un error relativament petit
malgrat que la mida de la malla del vessador era relativament gran. Per tant, diem que el model k-e és
més adequat per a simular el cas d'interès.Este trabajo consiste en la calibración para un flujo de agua estacionario de un vertedero triangular de
pared delgada mediante un estudio experimental y numérico. Concretamente se quiere llegar a poder
saber el caudal que pasa a través de dicho vertedero midiendo la altura que tiene la columna de agua
aguas arriba de éste sin tener que utilizar un caudalímetro y después calcular el caudal a partir de la
citada altura.
El estudio experimental ha consistido en realizar una serie de siete ensayos con el equipo de trabajo
del laboratorio de Mecánica de Fluidos del EEBE con un rango de caudal de 0,52-0,04 l/s y el rango de
alturas H obtenidas es 67,75-22,25 mm, respectivamente. Después se ha realizado una regresión lineal
y exponencial con las parejas de datos de cada ensayo y se han obtenido las ecuaciones que reflejan la
relación entre caudal y H.
Después de esto se ha procedido con el estudio numérico. En primer lugar se ha modelado el equipo
mediante un programa CAD, que se muestra en el anexo 1, y a partir de este modelado se ha realizado
el perteneciente al dominio fluido, el cual era el objeto de estudio. Éste se ha simplificado respecto a
su forma original para ahorrar tiempo de cálculo y prescindir de aquellos detalles que no influyen
significativamente en el resultado de interés. Como modelo viscoso se ha escogido un modelo
turbulento, concretamente el k-ω SST. Y como modelo multifásico se ha escogido el VOF (Volume of
Fluid).
Se ha obtenido un primer resultado dentro del rango de incertidumbre con un error relativo de 1,07%.
Después de ver que el cálculo tardaba exageradamente se ha optado por realizar cambios en la
geometría del dominio, simplificándola aún más; y en las condiciones iniciales, comenzando con una
altura determinada de la columna de fluido para ahorrar tiempo de cálculo. Entonces se ha calculado
para más caudales, no todos debido a la falta de tiempo, con dos tamaños más diferentes de mallado
y, en general, los resultados están fuera del rango de incertidumbre y por debajo del 7% de error.
Con el modelo k-e sólo se ha calculado para un solo caudal obteniendo un resultado con un error del
1,8% y dentro del rango de incertidumbre también.
Entonces, en relación al conjunto de resultados obtenidos, se considera que el modelo SST es más
sensible a la calidad de la malla que el modelo k-e, ya que con éste se ha obtenido un error
relativamente pequeño a pesar de que el tamaño de la malla del vertedero era relativamente grande.
Por lo tanto decimos que el modelo k-e és más adecuado para simulación del caso de interès.This project consists of the calibration for a stationary water flow of a thin-walled triangular weir
through an experimental and numerical study. Specifically, you want to be able to know the flow that
passes through said weir by measuring the height of the water column upstream of it without having
to use a flowmeter and then calculating the flow from said height.
The experimental study consisted of carrying out a series of seven tests with the work equipment of
the EEBE Fluid Mechanics laboratory with a flow range of 0.52-0.04 l/s and the range of H heights
obtained is 67,75-22,25mm, respectively. Afterwards, a linear and exponential regression has been
carried out with the data pairs of each test and the equations that reflect the relationship between
flow and H have been obtained.
After this, the numerical study has proceeded. In the first place, the equipment has been modeled
using a CAD program, which is shown in annex 1, and from this modeling, the one belonging to the
fluid domain, which was the object of study, has been made. This has been simplified with respect to
its original form to save calculation time and dispense with those details that do not significantly
influence the result of interest. As a viscous model, a turbulent model has been chosen, specifically the
k-ω SST. And as a multiphasic model, the VOF (Volume of Fluid) has been chosen.
A first result has been obtained within the uncertainty range with a relative error of 1.07%. After seeing
that the calculation took exaggeratedly, it was decided to make changes to the geometry of the
domain, simplifying it even more; and in the initial conditions, starting with a given height of the fluid
column to save calculation time. So it has been calculated for more flows, not all due to lack of time,
with two more different mesh sizes and, in general, the results are outside the uncertainty range and
below 7% error.
With the k-e model, it has only been calculated for a single flow, obtaining a result with an error of
1.8% and also within the uncertainty range.
Then, in relation to the set of results obtained, it is considered that the SST model is more sensitive to
the quality of the mesh than the k-e model, since with it a relatively small error has been obtained
despite the fact that the size of the mesh of the weir was relatively large. Therefore we say that the ke model is more suitable for simulating the case of interest.
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Open Access Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria mecànica
Computational fluid dynamics
Hydraulic structures
Dinàmica de fluids computacional
Vessadors
Estudi experimental i numèric del flux en un vessador
Bachelor thesis