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Condiciones de límite
Los parámetros de condiciones de límite para el módulo Flujo (Flow) se aplican a los límites del árbol de Flow Analysis. Las opciones también se aplican a las interfaces para las que el módulo Flujo (Flow) está cubierto en un lado de la interfaz, creando un Límite (Boundary).
Las condiciones de límite aparecen en el panel de propiedades cuando se selecciona un límite en el árbol de Flow Analysis en General Boundaries.
Pared
La condición de límite Pared (Wall) para Flujo (Flow) corresponde a un límite sólido. La pared para el módulo Flujo (Flow) significa que hay cizalla (arrastre) y ningún componente normal de velocidad en el límite, tal como ningún flujo pasante. Cuando el módulo Turbulencia (Turbulence) está activo, se puede considerar la irregularidad de la pared con las opciones Wall Roughness Model. Se pueden usar opciones para asignar una velocidad de cizalla de pared a las condiciones de límite Pared (Wall).
 
* La condición de límite Pared (Wall) es la condición por defecto para el módulo Flujo (Flow).
Opciones (Options).
Para introducir cizalla en la pared, seleccione Opciones (Options) para la condición de límite Pared (Wall) en el módulo Flujo (Flow).
Stationary: se supone que la pared permanecerá inmóvil.
Cartesiano (Cartesian): permite introducir cizalla en la pared en términos de los componentes de velocidad X, Y y Z. La velocidad en una condición de límite Pared (Wall) que se entra en relación con el marco de laboratorio fijo.
Tangente (Tangential): permite introducir cizalla en la pared en términos de la normal a la pared. La velocidad tangencial en condiciones de límite de pared es relativa a la entrada en términos de Vector Normal to Wall Velocity y un valor.
La velocidad de una condición de límite Pared (Wall) está pensada para introducir una cizalla en la pared. En esta instancia, solo se utilizan velocidades tangenciales.
Numéricamente, la velocidad de una condición de límite Pared (Wall) introduce un origen de momento en el momento. La velocidad para una condición de límite Pared (Wall) no mueve realmente el límite porque no cambia la forma del dominio.
Wall Type
Para Wall Type, especifique una de las siguientes opciones:
Rígida (Rigid): permite producir una pared que no se deforma.
Flexible: permite producir una pared que se deforma y que no mueve físicamente la rejilla asociada a la pared. El efecto del movimiento de la pared se incluye cambiando el volumen efectivo de la celda contigua.
La siguiente ecuación calcula las tensiones, los desplazamientos virtuales y la velocidad de pared:
donde,
τ
tensión de cizalla de pared
r
radio de la tubería
r0
radio de referencia
p
presión del fluido (Pa)
p0
presión de referencia
h
espesor de pared
E
módulo de Young
σ
coeficiente de Poisson
Para Deformation Model, las paredes flexibles del modelo se completan de dos maneras:
Modelo Elastic Pipe: se requiere el radio, el espesor de pared, el módulo de Young, el coeficiente de Poisson y la presión de referencia como entradas, como una función de (x, y, z, t) y cualquier variable válida. Esto se consigue con una expresión analítica o especificada mediante una tabla.
Definido por el usuario (User Defined): permite especificar el desplazamiento como función de presión con una expresión analítica o en formato tabular.
High Order Shear
La opción High Order Shear para la condición de límite Pared (Wall) en el módulo Flujo (Flow) utiliza una función parabólica para el perfil de velocidad cerca de la pared en lugar de una función lineal. Esta función se puede utilizar en los casos siguientes:
Para flujo laminar cerca de la pared.
Si la celda cerca de la pared se encuentra dentro de la subcapa laminar para flujos turbulentos.
Para reducir el número de celdas que se utilizan para resolver el flujo dentro de brechas delgadas que son muy dominadas por fuerzas de cizalla viscosas.
Velocidad especificada
Utilice la condición de límite Specified Velocity para definir la velocidad del fluido (m/s) en una abertura, creando una entrada, una salida o bien una combinación de ambas. Specified Velocity permite definir la velocidad en el límite. El flujo de masa correspondiente se determina, en consecuencia, por la densidad y la velocidad del fluido, en relación con el área del límite y la orientación. Se puede definir la dirección y la magnitud de la velocidad para la condición de límite Specified Velocity mediante las opciones que se describen a continuación:
Cartesiana (Cartesian): permite entrar la velocidad de límite en términos de los componentes de velocidad X, Y y Z relativos al sistema de coordenadas del modelo.
Boundary Normal: permite entrar la velocidad del límite normal al límite. La magnitud se controla mediante Normal Velocity Component. La dirección de flujo se define mediante la selección de Inflow, Outflow o Ambos (Both):
Inflow: se permite que el flujo entre en el dominio.
Outflow: se permite que el flujo salga del dominio.
Ambos (Both): se permite que el flujo entre o salga del dominio.
Para Inflow u Outflow, un valor Normal Velocity Component negativo se redefine en un valor positivo, de manera que el signo del valor para el flujo volumétrico no influye en la dirección del flujo.
 
* En Creo Flow Analysis, un flujo de masa positivo o un flujo volumétrico en un valor de Límite (Boundary) corresponde a salida.
Swirl: permite introducir un flujo en remolino en un valor de Límite (Boundary). La magnitud de la entrada se controla mediante Normal Velocity Component. La dirección de flujo se define mediante la selección de Inflow, Outflow o Ambos (Both). La velocidad de remolino se controla mediante: Rotational Speed, Rotational Center y Rotational Axis Vector.
La dirección de la rotación de un remolino se especifica con relación al marco de referencia fijo (laboratorio), desde la perspectiva de un observador con el vector del eje rotativo en dirección recta. En la dirección rotativa en sentido horario o en sentido antihorario solo se acepta un valor positivo de velocidad rotativa. Si se seleccionan ambos para la dirección de la rotación de un remolino, se puede especificar la dirección de rotación en función del signo de la velocidad rotativa, de forma que el positivo genera una rotación en sentido horario y el negativo implica el sentido antihorario.
La magnitud de la velocidad rotativa de un límite se especifica con relación al marco de referencia fijo (laboratorio).
Flujo volumétrico especificado
Utilice la condición de límite Specified Volumetric Flux para definir el flujo volumétrico (m3/s) del fluido, creando una entrada, una salida o bien una combinación de ambas. Specified Volumetric Flux permite definir la velocidad en el límite. El flujo de masa correspondiente se determina, en consecuencia, por la densidad ρ y la velocidad v del fluido, en relación con el área del límite y la orientación. Specified Volumetric Flux hace referencia a la integral de los flujos volumétricos sobre el límite. La velocidad asociada con Specified Volumetric Flux puede ser Uniforme (Uniform) o basada en Fully Developed. Se puede especificar la dirección y la magnitud de la velocidad con las siguientes opciones:
1. Dirección de flujo (Flow Direction): se controla mediante la selección de Inflow, Outflow o Ambos (Both).
2. Velocity Profile: se define el perfil de velocidad para la condición de límite Specified Volumetric Flux en una de las opciones que se indican a continuación.
Uniforme (Uniform): velocidad constante en el límite basada en el área del límite (A) y la orientación: V = (flujo volumétrico/área).
Fully Developed: el perfil de velocidad en el límite es similar (misma forma) al perfil de velocidad en los centros de celda inmediatamente descendentes.
Presión total especificada
Utilice la condición de límite Specified Total Pressure para definir el valor de Total Pressure en una abertura donde se espera que el flujo entre en el dominio o salga de él. Luego, la velocidad del flujo en el límite se calcula como parte de la solución. Se puede especificar la dirección y la presión.
Directional Option: la dirección del vector de velocidad de límite se restringe con las opciones que se indican a continuación.
Cartesiana (Cartesian): permite restringir la velocidad de límite para que sea en una dirección especificada, en relación con el sistema de coordenadas del modelo. Los componentes de vector Dirección de flujo (Flow Direction) (X, Y y Z) se utilizan junto con la opción Cartesiana (Cartesian) para restringir la velocidad de límite hacia una dirección especificada.
Boundary Normal: permite restringir la velocidad del límite para que sea normal al límite. En Boundary Normal, se utiliza la normal local de cada cara de la celda en el límite seleccionado.
Total Pressure
Velocity Profile: permite definir el perfil de velocidad para la condición de límite Specified Volumetric Flux en una de las opciones que se indican a continuación.
Uniforme (Uniform): presión total constante en el límite basada en el área (A) del valor de Límite (Boundary) y la orientación.
Zero Gradient: presión total en el límite basada de una extrapolación de las presiones totales interiores. No hay cambios ni gradiente.
Pared rotativa
Rotating Wall permite simular el efecto de cizalla de una pared rotativa. Consta de las siguientes opciones:
Wall Type: permite especificar Rígida (Rigid) o Flexible.
High Order Shear
Rotational Direction: permite determinar la dirección de rotación para una pared rotativa. La dirección de una rotación de límite se especifica con relación al marco de referencia fijo (laboratorio), desde la perspectiva de un observador con el vector del eje rotativo en dirección recta. Seleccione Ambas direcciones (Both Directions) de la rotación de un límite para especificar la dirección de rotación. Esta dirección se basa en el signo de la velocidad rotativa, de forma que un valor positivo genera una rotación en sentido horario y un valor negativo implica el sentido antihorario.
Rotational Speed
Rotational Axis Vector
Rotational Center
Axial Velocity
Salida
Simetría (Symmetry)
La simetría para el flujo significa que no hay cizalla (es decir, deslizamiento perfecto) ni componente normal de velocidad en el límite (es decir, ningún flujo pasante). La simetría para el flujo también significa que no hay gradiente normal de presión en el límite. La simetría para el flujo es diferente de las condiciones de límite de pared en que para una pared hay cizalla. La condición de límite Simetría (Symmetry) para el flujo suele corresponder a una simetría física en el modelo. Sin embargo, no tiene que corresponder, si los efectos de esta condición de límite son lógicos. Por ejemplo, se puede utilizar esto para duplicar una superficie libre.
Las cantidades integradas disponibles como salida de la condición de límite Simetría (Symmetry) son área y normal.
Salida de presión especificada
Utilice la condición de límite Specified Pressure Outlet para definir la presión estática en una abertura donde se espera que el flujo salga del dominio. En caso de reflujo, un origen de momento también se puede añadir mediante el valor de Back Flow Velocity (optional) asociado y su entrada (X, Y, Z). La salida de presión especificada determina el flujo de masa a través del límite como parte de la solución.
La condición de límite Specified Pressure Outlet contiene las opciones siguientes:
Presión (Pressure): permite determinar la presión estática en la salida. Si las propiedades del fluido dependen de la presión, esta debe ser la presión absoluta. En otro caso, puede ser una presión relativa, tal como un indicador.
Velocity Profile: permite definir el perfil de velocidad para la condición de límite Specified Pressure Outlet en una de las opciones que se indican a continuación.
Especificado por el usuario (User Specified): permite especificar una velocidad de reflujo. Utilice el parámetro Back Flow Velocity (optional) asociado con Specified Pressure Outlet para incluir un origen de momento para cualquier reflujo en este límite. Los valores se introducen en términos de los componentes de velocidad X, Y y Z. El parámetro Back Flow Velocity (optional) no afecta directamente al flujo de masa. Suma o resta orígenes de momento a cualquier fluido que fluye de vuelta al dominio. El flujo puede entrar o salir del dominio en una salida de presión especificada. Si el flujo sale del dominio en una salida de presión especificada (como se espera), el valor de Back Flow Velocity (optional) no tiene ningún efecto. El valor opcional Back Flow Velocity (optional) es importante si el fluido entrante tiene un cabezal con una dinámica relativamente alta.
Uniforme (Uniform): la velocidad en la salida es uniforme.
Fully Developed: el perfil de velocidad en el límite es similar (misma forma) al perfil de velocidad en los centros de celda inmediatamente descendentes.
Salida
Entrada de presión especificada
Utilice la condición de límite Specified Pressure Inlet para definir la presión estática en una abertura donde el flujo puede entrar en el dominio. También se puede añadir un origen de momento en este tipo de límite mediante la entrada de velocidad asociada. Specified Pressure Inlet permite determinar el flujo de masa a través del límite como parte de la solución y contiene las siguientes opciones:
Presión (Pressure): permite controlar la presión estática en la entrada. Se pueden incluir los efectos de la presión dinámica mediante el valor opcional Velocity (optional). Si el fluido entrante tiene un cabezal con una dinámica relativamente alta, utilice la condición de límite Specified Total Pressure en lugar de la entrada de presión especificada.
Velocity Profile: se puede especificar como Especificado por el usuario (User Specified), Uniforme (Uniform) o Fully Developed.
Especificado por el usuario (User Specified): permite especificar una velocidad de reflujo. Utilice el parámetro Velocity(optional) asociado con Specified Pressure Inlet para incluir un origen de momento para cualquier fluido que fluya hacia dentro en este límite. Los valores se introducen en términos de los componentes de velocidad X, Y y Z. El parámetro Velocity (optional) no afecta directamente al flujo de masa y solo suma o resta orígenes de momento en el fluido que entra en fluido. El flujo puede entrar o salir del dominio en una entrada de presión especificada. Si el flujo sale del dominio en una entrada de presión especificada, los valores de Velocity(optional) opcional no tienen ningún efecto. El valor opcional Velocity (optional) es importante si el fluido entrante tiene un cabezal con una dinámica relativamente alta.
Uniforme (Uniform): la velocidad en la entrada es uniforme.
Fully Developed: el perfil de velocidad en el límite es similar (misma forma) al perfil de velocidad en los centros de celda inmediatamente descendentes.
 
* Si el fluido entrante tiene un cabezal con una dinámica relativamente alta, también se puede utilizar la condición de límite Specified Total Pressure en lugar de Specified Pressure Inlet.
Resistencia/Condensador
Resistor Capacitor permite seleccionar entre una variedad de modelos 1-D para determinar la relación flujo-presión de un límite seleccionado. El flujo de masa (kg/s) que sale del dominio tiene un valor positivo. Los siguientes modelos están disponibles en la opción Modelo (Model) en Resistor Capacitor:
DP-Q Curve: permite especificar el caudal como función de presión.
donde,
Q
flujo volumétrico (m3/s)
Pambiente
presión (Pa) de entorno
dP
(Pcelda – Pambiente) se calcula y está disponible como variable local del editor de expresiones
La opción DP-Q Curve requiere una expresión o una tabla que defina el caudal Q como función de Delta P (dP) para el campo de entrada Volumetric Flux. En otro caso, no hay dependencia de presión delta (dP). dP como función de Environment Pressure y la presión de la celda de límite la calcula el código y está disponible como editor de expresiones locales. La unidad de dP es el pascal.
Orifice: permite calcular el flujo volumétrico como si hubiera un orificio circular en el límite. La ecuación y las entradas son las siguientes:
donde,
Q
flujo volumétrico (m3/s)
Δp
(Psistema – presión de entorno) (Pa)
ρ
densidad de fluido de la celda ascendente (kg/m3)
D
diámetro del orificio (m)
Do
diámetro de la pared ascendente que rodea el orificio (suponiendo >> D, de modo que (D/Do)4 se puede desestimar).
Referencia: Frank M. White, Viscous Fluid Flow, 1974 ISBN 0-07-069710-8, p. 227
Resistor: permite calcular el flujo volumétrico por todo un límite basado en la caída de presión y una resistencia efectiva. La ecuación y las entradas son las siguientes:
donde,
Q
flujo volumétrico (m3/s)
Δp
Psistema – presión de entorno (Pa)
r
Resistencia-r (Pa-s/m3)
Capacitor: permite calcular el flujo volumétrico por todo un límite basado en la caída de presión y una capacitancia.
2 elementos (2 Elements): permite determinar la relación de flujo-presión para un valor de Límite (Boundary) seleccionado en función de un circuito que consta de una resistencia y un condensador. La ecuación para la resistencia-condensador de 2 elementos es la siguiente:
donde,
Q
caudal volumétrico (m3/s)
ΔP
presión del sistema – presión de entorno (Pa)
R
Resistencia-R (Pa-s/m3)
C
condensador (m3/Pa)
 
* Esta condición de límite se basa en el modelo de Windkessel de 2 elementos que se utiliza para el modelado del flujo del corazón. Referencias: 1) Daniel R. Kerner, Ph.D. y 2) Broemser, Ph., et. al.,"Uber die Messung des Schlagvolumens des Herzens auf unblutigem Weg", Zeitung für Biologie 90 (1930) 467-507.
3 elementos (3 Elements): permite especificar la relación de flujo-presión para un valor de Límite (Boundary) seleccionado en función de un circuito que consta de dos resistencias y un condensador. La ecuación para la resistencia-condensador de 3 elementos es la siguiente:
donde,
I
caudal volumétrico (m3/s)
ΔP
presión del sistema – presión de entorno
r
Resistencia-r (Pa-s/m3)
R
Resistencia-R (Pa-s/m3)
C
Condensador (m3/Pa)
El flujo de masa (kg/s) que sale del dominio tiene un valor positivo.
 
* Esta condición de límite se basa en el modelo de Windkessel de 3 elementos que se utiliza con frecuencia para el modelado del flujo del corazón. Referencias: 1) Daniel R. Kerner, Ph.D. y 2) Broemser, Ph., et. al.,"Uber die Messung des Schlagvolumens des Herzens auf unblutigem Weg", Zeitung für Biologie 90 (1930) 467-507.
Condición de la interfaz
La condición de interfaz para el módulo Flujo (Flow) es la misma que las condiciones de límite, solo si un lado de la interfaz tiene el estado Cubierto (Blanked) para el flujo. Si el módulo Flujo (Flow) está activo en ambos lados de un valor de Interfaz (Interface), solo se puede asignar como Interfaz por defecto (Default Interface).
Interfaz por defecto (Default Interface) es la opción por defecto para del módulo Flujo (Flow) para una interfaz que conecta fluido con fluido. En el módulo Flujo (Flow), el valor de Salida (Output) disponible con Interfaz por defecto (Default Interface) incluye área, normal, caudal másico, caudal volumétrico, momento, fuerza de presión, presión total promedio, presión y presión estática promedio.
Se pueden especificar las siguientes condiciones de interfaz y los parámetros asociados de Flujo (Flow) para un valor de Interfaz (Interface) seleccionado en el módulo Flujo (Flow) del panel de propiedades.
Abanico (Fan): mediante la especificación de Dirección de flujo (Flow Direction), DP-Q Curve para la relación flujo-presión y Swirl (especificado mediante Centro (Center), Tangential Velocity y Radial Velocity).
Pressure Jump: mediante la especificación de Dirección de flujo (Flow Direction), DP-Q Curve para la relación flujo-presión y Swirl (especificado mediante Centro (Center), Tangential Velocity y Radial Velocity).
Porous Surface: permite activar la adición de una resistencia debido a una interfaz permeable que conecta fluido con fluido. Las variables asociadas al modelo poroso de superficie son:Espesor (Thickness), Permeabilidad (Permeability) y Coeficiente cuadrático (Quadratic Coefficient). La caída de presión por unidad de distancia por toda la interfaz se calcula mediante la ley de Darcy-Forchheimer:
La caída de presión por toda la interfaz se calcula mediante la multiplicación de F por algún espesor finito. La porosidad se define en el módulo Común (Common).
Salida
Las cantidades integradas disponibles como salida del módulo Flujo (Flow) para el valor de Límites (Boundaries) se muestran en las variables de salida.