Análisis y modelamiento computacional de rápida del Túnel Conchano utilizando software Ansys CFX, Chota, 2023.
Descripción del Articulo
La tesis tuvo como objetivo realizar el análisis del modelamiento computacional de la rápida hidráulica del Túnel Conchano en Chota, utilizando el software ANSYS CFX. El enfoque fue cuantitativo, con un tipo de investigación aplicado y un nivel descriptivo. Para llevar a cabo la investigación, se re...
| Autores: | , |
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| Formato: | tesis de grado |
| Fecha de Publicación: | 2024 |
| Institución: | Universidad Nacional Autónoma de Chota |
| Repositorio: | UNACH-Institucional |
| Lenguaje: | español |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.unach.edu.pe:20.500.14142/550 |
| Enlace del recurso: | http://hdl.handle.net/20.500.14142/550 |
| Nivel de acceso: | acceso abierto |
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La tesis tuvo como objetivo realizar el análisis del modelamiento computacional de la rápida hidráulica del Túnel Conchano en Chota, utilizando el software ANSYS CFX. El enfoque fue cuantitativo, con un tipo de investigación aplicado y un nivel descriptivo. Para llevar a cabo la investigación, se realizó una modelación numérica tridimensional del comportamiento de la rápida hidráulica en el Túnel Conchano, con dimensiones específicas y utilizando el software Ansys CFX. Los resultados obtenidos permiten comprender el comportamiento hidráulico de la rápida en el túnel Conchano, con dimensiones de 52.85 m de largo, 4.3 m de ancho, 2.3 m de profundidad y una pendiente del 3%. Se logró optimizar el modelo para el mallado 0.50 m y el caudal 12000 l/s, identificando zonas críticas de alta velocidad (107.067 m/s) y presión hidráulica (1,094.637 Pa) a 50 m del inicio de la rápida, no obstante, a pesar de ello la rápida está operando en condiciones normales (caudal de diseño) de acuerdo al análisis computacional. Como conclusión, se destaca la relevancia del software Ansys CFX para proyectos hidráulicos, gracias a su capacidad para modelar el flujo de rápidas en tres dimensiones y simular la velocidad y la presión del flujo hidráulico para la malla 0.3m, 0.4m y 0.5m, facilitando la toma de decisiones informadas en cuanto al diseño y operación de obras hidráulicas. |
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Los resultados obtenidos permiten comprender el comportamiento hidráulico de la rápida en el túnel Conchano, con dimensiones de 52.85 m de largo, 4.3 m de ancho, 2.3 m de profundidad y una pendiente del 3%. Se logró optimizar el modelo para el mallado 0.50 m y el caudal 12000 l/s, identificando zonas críticas de alta velocidad (107.067 m/s) y presión hidráulica (1,094.637 Pa) a 50 m del inicio de la rápida, no obstante, a pesar de ello la rápida está operando en condiciones normales (caudal de diseño) de acuerdo al análisis computacional. Como conclusión, se destaca la relevancia del software Ansys CFX para proyectos hidráulicos, gracias a su capacidad para modelar el flujo de rápidas en tres dimensiones y simular la velocidad y la presión del flujo hidráulico para la malla 0.3m, 0.4m y 0.5m, facilitando la toma de decisiones informadas en cuanto al diseño y operación de obras hidráulicas.ÍNDICE DE CONTENIDOS RESUMEN .................................................................................................................... xii ABSTRACT ................................................................................................................. xiii CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ...............................................................................14 1.1. Planteamiento del problema............................................................................... 14 1.2. Formulación del problema ................................................................................. 16 1.3. Justificación ......................................................................................................... 16 1.4. Delimitación de la investigación......................................................................... 17 1.5. Objetivos .............................................................................................................. 17 1.5.1. Objetivo general.................................................................................................. 17 1.5.2. Objetivos específicos .......................................................................................... 17 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ..........................................................................18 2.1. Antecedentes ........................................................................................................ 18 2.1.1. Antecedentes internacionales.............................................................................. 18 2.1.2. Antecedentes nacionales ..................................................................................... 19 2.1.3. Antecedentes regionales ..................................................................................... 21 2.2. Bases teórico – científicas ................................................................................... 22 2.2.1. Modelación hidráulica ........................................................................................ 22 2.2.2. Teoría de mecánica de fluidos para el diseño hidráulico .................................... 23 2.2.3. Dinámica de fluidos computacional (CFD) ........................................................ 25 2.2.4. Ecuaciones de conservación ............................................................................... 27 2.2.5. Turbulencia ......................................................................................................... 30 2.2.6. Elementos finitos (MEF) .................................................................................... 35 2.2.7. Ansys CFX.......................................................................................................... 39 2.2.8. Optimización de una rápida hidráulica ............................................................... 42 2.3. Marco conceptual ................................................................................................ 44 2.3.1. Rápida hidráulica ................................................................................................ 44 2.3.2. Rugosidad de un canal ........................................................................................ 45 2.3.3. Parámetros de análisis hidráulico de una rápida relacionados con el fluido ...... 47 v2.3.4. Fluidos ................................................................................................................ 49 2.3.5. Caudal de un fluido............................................................................................. 51 2.3.6. Modelación numérica ......................................................................................... 53 2.3.7. Métodos numéricos............................................................................................. 54 2.3.8. Ansys CFX.......................................................................................................... 56 2.4. Hipótesis ............................................................................................................... 62 2.5. Operacionalización de variables ........................................................................ 62 2.5.1. Variable independiente: Software Ansys CFX ................................................... 62 2.5.2. Variable dependiente: Análisis y modelamiento computacional de rápida ........ 62 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO .........................................................65 3.1. Tipo y nivel de investigación .............................................................................. 65 3.2. Diseño de investigación ....................................................................................... 66 3.3. Métodos de investigación .................................................................................... 67 3.4. Población, muestra y muestreo .......................................................................... 67 3.5. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ............................................. 67 3.5.1. Técnicas de recolección de datos........................................................................ 67 3.5.2. Instrumentos de recolección de datos ................................................................. 69 3.6. Técnicas de procesamiento y análisis de datos ................................................. 69 3.6.1. Proceso de obtención de los datos ...................................................................... 69 3.6.2. Procesamiento de datos....................................................................................... 86 3.6.3. Análisis de datos ................................................................................................. 87 3.7. Aspectos éticos ..................................................................................................... 88 CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................89 4.1 Modelación numérica tridimensional del comportamiento de la rápida del Túnel Conchano ........................................................................................................................ 89 4.1.1. Análisis de la rápida del Túnel Conchano mediante el modelo tridimensional en el software Ansys CFX................................................................................................... 96 4.1.2. Importancia del uso del software Ansys CFX en futuros proyectos hidráulicos .... ………………………………………………………………………………………...103 4.2. Discusión de resultados..................................................................................... 104 vivii 4.3. Contrastación de hipótesis................................................................................ 108 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................118 5.1. Conclusiones ...................................................................................................... 118 5.2. Recomendaciones y/o sugerencias ................................................................... 119 CAPÍTULO VI. REFERENCIAS ..............................................................................120 CAPÍTULO VII. ANEXOS ........................................................................................124 Anexo A. Matriz de consistencia.................................................................................. 124 Anexo B. Panel fotográfico .......................................................................................... 125 Anexo C. Procedimiento detallado para el modelamiento de una rápida en el programa Ansys CFX ................................................................................................................... 131 Anexo D. Características de la simulación de la rápida e Asys CFX........................... 143 Anexo C. Planos ........................................................................................................... 144application/pdfspaUniversidad Nacional Autónoma de ChotaPEinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Presión.Velocidad.Modelación Numérica Tridimensional.http://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.00Análisis y modelamiento computacional de rápida del Túnel Conchano utilizando software Ansys CFX, Chota, 2023.info:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionreponame:UNACH-Institucionalinstname:Universidad Nacional Autónoma de Chotainstacron:UNACHSUNEDUIngeniero CivilUniversidad Nacional Autónoma de Chota. 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