Metodología de calibración de un modelo numérico de flujo bifásico para una estructura de control de caudales, a partir de un análisis de sensibilidad de los parámetros de turbulencia del modelo k - E - caso de estudio La Vegona

Abstract

En la planeación y desarrollo de centrales hidroeléctricas, las obras de regulación son importantes para la regulación de los niveles del embalse y control en eventuales crecientes. Este trabajo se centra en la comprensión hidrodinámica del vertedero de descarga de fondo de la hidroeléctrica la Vegona localizada en Honduras, a partir de la modelación numérica con la herramienta computacional de uso libre OpenFOAM, cuyos resultados son comparados con datos parametrizados el modelo físico a escala reducida 1:45. El entendimiento hidrodinámico de este tipo de vertederos tiene un papel económico importante dentro de los costos de una hidroeléctrica, permitiendo mantener un equilibrio en el transporte de los sedimentos, control en las descargas, y adicional cuentan con mejores coeficientes de descarga que optimizan los costos de la central. Para la construcción del modelo numérico se implementó método VOF para hacer seguimiento de la superficie libre del agua dividiendo el flujo en dos fases, para el cierre turbulento se dio uso del modelo de dos ecuaciones k ?. Posteriormente se realizó un análisis de sensibilidad a las constantes del modelo de turbulencia para dos aperturas de compuerta (10% y 100%), donde se encontró que la velocidad y la presión son sensibles a la modificación de las constantes C2? y C?. Adicionalmente, se desarrolló un proceso de calibración con los resultados obtenido del análisis de sensibilidad, donde se encontró reducciones aceptables del error entre las salidas del modelo numérico y los datos del modelo físico para un punto de interés, concluyendo que para realizar un buen ejercicio de calibración, es necesario tener mediciones del modelo a escala lo largo de toda la estructura, evaluando el desempeño del modelo numérico a lo largo de todo el dominio computacional. No obstante, mediante el ajuste de los parámetros del modelo de turbulencia es posible obtener mejores resultados en zonas de interés a lo largo del canal de descarga.