How to use (Spanish)

Lección 3

Lección 3 — Teclas de acceso directo

Existen algunos atajos de teclado usados en Flowsquare. Note aquellas operaciones del teclado son detectadas de inmediato en una transición entre pantallas desde un tiempo de paso anterior (ejemplo n-1) a un nuevo tiempo de paso (ejemplo n), y la operación se refleja en la pantalla del paso de tiempo siguiente (ejemplo n+1). Por lo tanto, para las simulaciones pesadas, las teclas tienen que ser presionadas por un tiempo. Aquí está la lista de atajos de teclado.

  • Teclas(s): Funciones.
  • 1: Despliega densidad.
  • 2: Despliega u (velocidad en la componente x).
  • 3: Despliega v (velocidad en la componente y).
  • 4: Despliega rapidez ( =sqrt(u*u+v*v) ).
  • 5: Despliega vorticidad.
  • 6: Despliega temperatura.
  • 7: Despliega gradiente de reacción (relevante para cmode=1), y numero de Mach cmode=3 (Flujos Sub y supersónicos).
  • 8: Despliega progreso de variable para cmode=1, fracción de mezcla para  cmode=2, y escalar general para cmode=0 y 3 si son usadas las fronteras escalares.
  • Shift+8: Muestra la fracción de mezcla de aire y el progreso de la variable (para cmode=1) y E/rho (J/kg) (para cmode=3).
  • 9: Muestra presión (menos pres0 en grid.txt).
  • 0: Desde un campo previamente seleccionado, se muestra en color negro la imagen de respaldo especificada en el bg.bmp (opcional). La región con color morado (RGB: 255, 0, 255) es mostrada como transparente.
  • ↑: Muestra vectores de velocidad.
  • ↓: Oculta vectores de velocidad.
  • K: Cambia a negro los vectores de velocidad.
  • R: Cambia a rojo los vectores de velocidad.
  • G: Cambia a verde los vectores de velocidad.
  • B: Cambia a azul los vectores de velocidad.
  • W: Cambia a blanco los vectores de velocidad.
  • →:Muestra las líneas de contorno del frente de reacción (para cmode=1 and 2).
  • ←: oculta las líneas de contorno del frente de reacción (para cmode=1 and 2).
  • Shift+K: Cambia a negro el contorno de la rata reacción.
  • Shift+R: Cambia a rojo el contorno de la rata reacción.
  • Shift+G: Cambia a verde el contorno de la rata reacción.
  • Shift+B: Cambia a azul el contorno de la rata reacción.
  • Shift+W: Cambia a blanco el contorno de la rata reacción.
  • Shift+↑: Muestra las partículas trazadoras de Lagrange.
  • Shift+↓: Oculta las partículas trazadoras de Lagrange.
  • Shift+→: Cambia a negro las partículas trazadoras de Lagrange.
  • Shift+←: Cambia a blanco las partículas trazadoras de Lagrange.
  • Shift+0: Cambia el mapa de colores a Jet (predefinido).
  • Jet
  • Shift+1: Cambia el mapa de colores al tipo Arcoiris.
  • Rainbow
  • Shift+2: Cambia el mapa de colores al tipo Nishiki.
  • Nishiki
  • Shift+3: Cambia el mapa de colores al tipo Gris.
  • Grey
  • Shift+4: Cambia el mapa de colores al tipo gris (invertido).
  • Grey_inv
  • Shift+5: Cambia el mapa de colores al tipo Calor.
  • Hot
  • Shift+6: Cambia el mapa de colores al tipo Marino.
  • Sea
  • Shift+7: Cambia el mapa de colores al tipo Hoja.
  • Leaf
  • ESC: Detiene/Resume/Analiza la simulación en el tiempo de paso corriente (resultado).
  • Shift+T: Muestra/Esconde el tiempo computacional y el tiempo de incremento físico.
  • Click-izquierdo:1 º y 2 º clic izquierdo para determinar la ubicación del gráfico de la sección transversal. Tercer clic izquierdo para eliminar el gráfico. Vea Lección 1.2 – Controles de Visualización.
  • Click-derecho: Agrega líneas de contornos al campo de color(solamente durante el modo de análisis). Vea Lección 1.2 – Controles de Visualización.
  • Espacio: Remueve la última línea de contorno que se ha agregado.
  • Suprimir: Remueve todas las líneas de contorno.
  • Shift+PageUp: Cambia el método numérico a un iorder superior.
  • Shift+PageDn: Cambia el método numérico a un iorder inferior.
  • Re Pag (PageUp):  Busca (si existe) y carga la data siguiente del volcado de la simulación para el análisis (Solamente si esta activado el modo de análisis por la opción -a. ver Lección 1.4 — Modo Post-análisis).
  • Av Pag (PageDn):  Busca (si existe) y carga la data previa del volcado de la simulación para el análisis (Solamente si esta activado el modo de análisis por la opción -a. ver Lección 1.4 — Modo Post-análisis).
  • Ctrl+P: Toma una imagen instantánea de la pantalla de análisis actual, y esta es almacenada en la carpeta fig  (Solamente si esta activado el modo de análisis por la opción -a. ver Lección 1.4 — Modo Post-análisis).

Lección 2.3

Lección 2.3 — grid.txt

Los parámetros considerados para la solución de las ecuaciones de gobierno que están en la guía de usuario (Users’ Guide) están especificados en el grid.txt. En el  grid.txt, todas las líneas están constituidas por 3 bloques, exceptuando la línea separadora. Por ejemplo, las tres primeras líneas del grid.txt son algo parecido a lo siguiente:

———- Control File for Flowsquare ver 4.0 (Use SI Unit) ———-
————————- General Control Data ————————
01:cmode 0 // Simulation mode,….

Las dos primeras líneas son separadoras. Así como en la tercera línea, consiste en 3 bloques, menos las separadoras. El primer bloque (01:cmode) denota el nombre de cada parámetro (frecuentemente con nombres similares a la notacion utilizada en Users’ Guide). El segundo bloque (“0″) es el número que se especifica para cada parámetro. Siendo el tercer bloque (// Simulation mode, …) un comentario, el cual no tiene funcionalidad en la simulación. Estos tres bloques deben estar separados por espacio(s).

Algunos de los parámetros en el grid.txt están relacionados con las condiciones de frontera (bc.bmp) y/o las condiciones iniciales (ic.bmp). Aquí tenemos una lista de parámetros especificados en el grid.txt y sus descriptores

  1. ———- Control File for Flowsquare ver 4.0 (Use SI Unit) ———-
  2. ————————- General Control Data ————————
  3. 01:cmode
    Modo de simulación, donde:

    • cmode=0: Simulación de flujo incompresible No-reactivo,
    • cmode=1: Simulación de flujo reactivo premezclado
    • cmode=2: Simulación de flujo reactivo No- premezclado
    • cmode=3: Simulación de flujo Subsónico/supersónico
  4. 02:nx
    Número de puntos del mallado en la direccióndediscretización en x (horizontal).
  5. 03:ny
    Número de puntos del mallado en la direccióndediscretización en y (vertical).
  6. 04:lx
    Dimensión del dominio físico (m) en la dirección x (horizontal).
  7. 05:ly
    Dimensión del dominio físico (m) en la dirección  y (vertical).
  8. 06:sts
    Inicio o reinicio del tiempo de paso de la simulación. Las simulaciones nuevas siempre parten de un sts=0. Se puede reiniciar una simulación desde el punto de salida, desde los archivos de descarga en la carpeta dump.
  9. 07:latts
    Ultimo tiempo de paso de la simulación. (se puede reiniciar la simulación.)
  10. 08:cflfac
    Factor de tiempo de paso (dt: Incremento de tiempo físico durante la simulación). En Flowsquare, dt=lx/(nx-1)/u_max/cflfac, Donde u_max es definido como:

    • 1. Velocidad máxima definida en el grid.txt para cmode=0–2, o
    • 2. Velocidad del sonido para cmode=3.
    • Típicamente se prefiere un cflfac=10~20.
  11. —————- Numerical Scheme, Smoothing & Accuracy —————
  12. 09:iorder
    Técnica numérica utilizada en la simulación. Se puede utilizar un número entre 0 y 5 para el iorder, y cada número significa lo siguiente.

    • iorder=0: Método de Bajo nivel (diferencias de 2º, integral de 1º orden )
    • iorder=1: Método de de alto orden (diferencias de 4 º, integral de 3º)
    • iorder=2: Diferencia de 2º orden y metodo de Lax-Wendroff
    • iorder=3: Diferencia de 4 º orden y metodo de Lax-Wendroff (2° orden)
    • iorder=4: WENO (Lax-Friedrichs flux splitting) y Lax-Wendroff (2° orden)
    • iorder=5: WENO (Steger-Warming flux splitting) y Lax-Wendroff (2° orden)
    • Nota: los iorder=4 y 5 se usan solo para un cmode=3.
  13. 10:nfil
    Intervalos de tiempo de paso de procedimiento de filtrado espacial.
  14. 11:wfil
    Parámetro de relajación de filtrado espacial (Ver sección 4.4 de Users’ Guide).
  15. 12:omega
    Relevante para cmode=0–2. Parámetro de relajación de la ecuación de Poisson. 1.8  es generalmente mejor para una rápida convergencia, pero un omega mas pequeño se puede usar para un flujo con geometría compleja o un flujo reactivo con desprendimiento de calor (ver Seccion 4.3 del Users’ Guide).
  16. 13:peps
    Relevante para cmode=0–2. Tolerancia de convergencia para la ecuación de Poisson (ver Seccion 4.3 del Users’ Guide).
  17. 14:loopmax
    Relevante para  cmode=0–2. Numero máximo de iteraciones. Loopmax es priorizado sobre peps (ver sección 4.3 del Users’ Guide).
  18. 15:wdrho
    Relevante para cmode=1 y 2. wdrho=1 es correcto y generalmente este numero debe ser usado. Pero durante la transicion inicial, valores menores pueden ser usados para la convergencia. 0<=wdrho<=1. ver Eq. (6) del Users’ Guide.
  19. —————— General BC and Global IC (White) ——————-
  20. 16:perikey
    Especifico para fronteras periodicas y su direccion.

    • perikey=0: No es usada una frontera periodica.
    • perikey=1: Es periodica en la direccion x (horizontal).
    • perikey=2: Es periodica en la direccion y (vertical).
    • perikey=3: Eson periodica en las direccionesx e y.
  21. 17:pres0
    En (Pa). Ver Lección 2.2 — ic.bmp
  22. 18:uin0
    En (m/s).
  23. 19:vin0
    En (m/s).
  24. 20:rho0
    En (kg/m^3).
  25. 21:temp0
    En (K).
  26. 22:scalar0
  27. —————— BLUE Local BC and/or IC (optional) —————–
  28. 23:uin1
    En (m/s). Ver Lección 2.1 — bc.bmp
  29. 24:vin1
    En (m/s).
  30. 25:rho1
    En (kg/m^3).
  31. 26:temp1
    En (K).
  32. 27:scalar1
  33. —————— RED Local BC and/or IC (optional) ——————
  34. 28:uin2
    En (m/s). Ver Lección 2.1 — bc.bmp
  35. 29:vin2
    En (m/s).
  36. 30:rho2
    En (kg/m^3).
  37. 31:temp2
    En (K).
  38. 32:scalar2
  39. ———- PINK Local BC and/or IC (pure air flow, optional) ———-
  40. 33:uin3
    En (m/s). Ver Lección 2.1 — bc.bmp
  41. 34:vin3
    En (m/s).
  42. 35:temp3
    En (K).
  43. ————— BLACK Wall Boundary Condition (optional) ————–
  44. 36:tempw
    En (K). Ver Lección 2.1 — bc.bmp
  45. ————– GREEN Moving Boundary Condition (optional) ————-
  46. 37:imb
    Ver Lección 2.1 — bc.bmp
  47. 38:umb
    En (m/s).
  48. 39:vmb
    En (m/s).
  49. 40:tempmb In (K).
  50. ————- YELLOW Scalar Boundary Condition (optional) ————-
  51. 41:scalarT
    En (K). Ver Lección 2.1 — bc.bmp
  52. ———- Transport Properties & Thermochemical Conditions ———–
  53. 42:mu
    Viscosidad dinámica de la mezcla. En (kg/m s). Agua@300K: 8.94E-4, Aire@300K: 18.6E-6. Relevante para cmode=0–2.
  54. 43:R
    Constante especifica de gases en (J/kg K). Air: 286.9. Relevante to cmode=1 and 2.
  55. 44:diff
    Didusividad de la masa de la mezcla en (m^2/s). Si es la unidad se asume el numero de Schmidt, diff~mu/rho y Aire@300K: 20.0E-6. Relevante para cmode=1, 2 y cuando es usada una condición de frontera (B.C.) amarilla.
  56. 45:Tu
    Temperatura de gases sin quemar en (K). Relevante para cmode=1.
  57. 46:Tb
    Temperatura de gases quemados en (K). Relevante para cmode=1 and 2.
  58. ——————- Chemical Reaction (for cmode=1) ——————-
  59. 47:krate
    Constante Pre-exponencial en el mecanismo químico elemental. Ver Eq. (13) de la guía de usuario Users’ Guide.
  60. 48:Trate
    Temperatura de activación en (K).
  61. 49:nrate
    Constante para el mecanismo químico elemental.
  62. 50:cF
    Progreso de la variable donde se localiza la flama (~0.5, solo para propósitos de visualización ).
  63. ————— Non-Premixed Reacting Flow (for cmode=2) ————–
  64. 51:Xst
    Fracción estequiometrica de la mezcla donde la flama se desarrolla (~0.5).
  65. 52:sigma
    Parámetro de relajación para la variación de densidad. 0<=sigma<=1 y 1 es exacto. Ver Eq. (28) del Users’ Guide.
  66. ————————– Display & Output —————————
  67. 53:box
    Tamaño del pixel de cada punto de mallado para cada punto mostrado en la pantalla. Generalmente  nx * nbox es más pequeño que el tamaño de pantalla.
  68. 54:nfig
    Intervalo de tiempo de paso para la generación de imágenes instantáneas (0: ninguna imagen es generada).
  69. 55:nfile
    Intervalo de tiempo de paso para la generación de datos instantáneos de la simulación. (0: ningún dato de simulación es generado).
  70. 56:bcdisp
    • bcdisp=0: Contorno de pared no superpuesto.
    • bcdisp=1: Contorno de pared superpuesto.
  71. 57:idisp
    Visualización de campos.

    • idisp=0: Apagado
    • idisp=1: Densidad.
    • idisp=2: Componente de velocidad en la dirección x (horizontal), u.
    • idisp=3: Componente de velocidad en la dirección y (vertical), v.
    • idisp=4: Rapidez (sqrt(u*u+v*v)).
    • idisp=5: Vorticidad
    • idisp=6: T
    • idisp=7: Gradinte de reaccion (for cmode=1)
    • idisp=8: Progreso de variables para cmode=1, fraccion de mezcla para cmode=2, escalar general para cmode=0, 3.
    • idisp=9: Presión (menos pres0)
    • idisp=10: Fraccion de la mezcla de aire y progreso de variables (cmode=1), E/rho (J/kg) (cmode=3).
  72. 58:cmax
    Valor máximo de la barra de colores para la variable del idisp dado (colocar 0 para la auto escala.)
  73. 59:cmin
    Valor mínimo de la barra de colores para la variable del idisp dado (colocar 0 para la auto escala.)
  74. 60:icolor
    Mapa de colores.

    • icolor=0: Jet
    • Jet
    • icolor=1: Arcoíris
    • Rainbow
    • icolor=2: Nishiki
    • Nishiki
    • icolor=3: Grises
    • Grey
    • icolor=4: Grises (inverso)
    • Grey_inv
    • icolor=5: Calor
    • Hot
    • icolor=6: Marino
    • Sea
    • icolor=7: Hoja
    • Leaf
  75. 61:icont
    Línea de contorno en el frente de reacción (cmode=1 y 2).

    • icont=0: Apagado
    • icont=1: Negro
    • icont=2: Rojo
    • icont=3: Verde
    • icont=4: Azul
    • icont=5: Blanco
  76. 62:linewidth
    Espesor de la línea de contorno en el frente de reacción

    • linewidth=1: 1 pixel
    • linewidth=3: 3 pixeles
    • linewidth=5: 5 pixeles
    • linewidth=7: 7 pixeles
  77. 63:ivec
    Vectores de velocidades y sus colores.

    • ivec=0: Apagado
    • ivec=1: Negro
    • ivec=2: Rojo
    • ivec=3: Verde
    • ivec=4: Azul
    • ivec=5: Blanco
  78. 64:ndiv
    Intervalos de puntos de mallado de los vectores de velocidad (0: ajuste automático).
  79. 65:vecsize
    Tamaño en pixel del vector en flecha (0: ajuste automático).
  80. —————— Lagrangian Trajectory (optional) ——————-
  81. 66:lagkey
    Trayectoria de Lagrange.

    • lagkey=0: Apagado
    • lagkey=1: Partículas iniciadas desde la frontera izquierda.
    • lagkey=2: Partículas iniciadas desde la frontera inferior.
    • lagkey=3: Partículas iniciadas desde la izquierda y derecha de la frontera.
    • lagkey=4: Partículas iniciadas desde la frontera superior e inferior.
  82. 67:lagcolor
    Color de las partículas de Lagrange. 0: Negras y 1: Blancas.
  83. 68:lagsize
    Tamaño en Pixel de las partículas.
  84. 69:nlagra
    Intervalo de tiempo de paso de inicialización de las partículas de Lagrange (>=100).
  85. 70:npart
    Número  partículas de Lagrange (>=1000).
  86. ———————— Body Force (optional) ————————
  87. 71:gfx
    Fuerza del cuerpo en la dirección x (horizontal) debido a la diferencia de densidad en (m/s^2).
  88. 72:gfy
    Fuerza del cuerpo en la dirección y (vertical) debido a la diferencia de densidad en (m/s^2).
  89. 73:dref
    Densidad de referencia.

    • dref=1: Valor máximo de densidades calculadas del grid.txt.
    • dref=2: Valor medio  de densidades calculadas del grid.txt.
    • dref=3: Valor mínimo de densidades calculadas del grid.txt.
  90. ——————- Initial Perturbation (optional) ——————-
  91. 74:pmode
    Interruptor de perturbación inicial. Ver Sección 4.6 de la Users’ Guide.

    • pmode=0: Apagado
    • pmode=1: modo simple
    • pmode=2: modo múltiple
    • pmode=3: multi nodos (amplitud al azar)
  92. 75:umag
    Amplitud de la perturbación de la velocidad en (m/s).
  93. 76:nwave
    Numero de perturbaciones en la dirección x (horizontal).
  94. ——————————– Others ——————————-
  95. 77:nwait
    Tiempo de espera (generalmente 0 para una mayor velocidad computacional).
  96. ———————————————————————–
  97. #End of file

 

Lección 2.2

Lección 2.2 — ic.bmp

Las condiciones iniciales (I.C.) son tan importantes como las condiciones de frontera. En Flowsquare sin embargo, las condiciones iniciales son fijadas deacuerdo a las condiciones de frontera (B.C.) del bc.bmp y los valores iniciales de las variables son especificadas en el grid.txt. El cmode utilizado en el siguiente, es el modo de simulación los cuales son: 0: No-reactivo, 1: reactivo (premezclado), 2: reactivo (No- premezclado), y 3: Subsonico/supersonico dispuesto en el grid.txt.

  • pres0: Presión en (Pa)
  • uin0: Componente inicial de Velocidad en dirección x (horizontal)
  • vin0: Componente inicial de Velocidad en dirección y (vertical)
  • rho0: Densidad inicial (para cmode=0 y 3)
  • temp0: Temperatura inicial (para cmode=1 y 2)
  • scalar0: Fracción de mezcla inicial (para cmode=2)

 

Así que, básicamente, en cualquier lugar en blanco en el bc.bmp se inicializa de acuerdo a los valores antes mencionados a lo largo del dominio. Para muchos de los casos, deberia ser bueno que adicionalmente no se tengan que especificar los campos. Sin embargo, para algunos casos esto no es lo apropiado. Para ciertos casos, las condiciones iniciales (I.C.) pueden ser fijadas por separado usando un mapa de imagen llamado ic.bmp, cuyo tamaño debería ser el mismo que el del dominio (nx x ny píxeles, donde nx y ny son especificadas en el gris.txt), aunque si el tamaño del ic.bmp no esta acorde con las dimensiones del dominio, Flowsquare interpolara la cifra automáticamente para la simulación. Las condiciones iniciales son definidas por diferentes colores así como en el bc.bmp, pero hay algunas diferencias.

  • Color (R,G,B): Descripción del tipo de condiciones iniciales
  • █ Negro (0,0,0): Pared. Velocidad establecida en 0 (cero). Si la temperatura de la pared no esta definida, La temperatura inicial de esta frontera es temp0.
  • Azul (0,0,255): El campo azul esta fijado igual a uin1, vin1, rho1 (cmode=0, 3), temp1 (cmode=1, 2), scalar1 (cmode=2). Estos no están en los extremos del dominio de la simulación a diferencia del bc.bmp.
  • Rojo (255,0,0): El campo rojo esta fijado igual a uin2, vin2, rho2 (cmode=0, 3), temp2 (cmode=1, 2), scalar2 (cmode=2). Estos no están en los extremos del dominio de la simulación a diferencia del bc.bmp.
  • █ Verde (0,255,0): Frontera móvil.
  • Rosa (255,0,255): Corriente de aire puro (Solo para ser usado en el modo (premezclado).
  • Amarillo (255,255,0): Escalar inicial adicional.

El archivo ic.bmp es considerado solo al inicio de cada simulación. Luego, el campo es determinado basado en la solución de las ecuaciones de transporte y el bc.bmp.

 

Lección 2.1

Lección 2.1 — bc.bmp

En esta página, aprenderemos a configurar las condiciones de contorno (siglas en ingles B.C.) para las simulaciones que usted quiera configurar a partir de cero. Sin embargo, se recomienda encontrar un caso similar en los problemas de ejemplo (Sample Problems) y modificar sus archivos de entrada (bc.bmp, grid.txt, etc) para adaptarse a su caso.

Las condiciones de contorno son importantes ya que determina la solución a partir de los límites y esta se propaga hacia todo el dominio. En Flowsquare, usaremos bc.bmp para definir las condiciones de contorno de la simulación, y bc.bmp debe estar preparado para cada cada una de ellas. Con la finalidad de establecer las condiciones de contorno, usaremos una herramienta usual de dibujo como Microsoft Paint y guardaremos la imagen como *.bmp. Por ejemplo, el bc.bmp por defecto para el caso usado en la simulación del flujo de canal 2D es algo como esto:

Sample bc.bmp used in the 2D channel flow simulation.

Ejemplo del bc.bmp usado en la simulación del  flujo de canal 2D.

La figura representa las condiciones de frontera en el dominio de la simulación. El tamaño del bc.bmp debe ser igual a la dimensión del dominio (nx x ny pixeles, donde nx y ny son especificadas en el gris.txt), aunque el tamaño del bc.bmp no coincida con el tamaño del dominio, Flowsquare interpolara la cifra automáticamente en la simulación. En la figura se observa una línea azul a la izquierda del dominio, y dos negras en la parte superior e inferior del dominio. Cada color tiene un significado específico, los siguientes colores se utilizan para especificar varias condiciones de frontera (B.C.) en Flowsquare.

 

  • Color (R,G,B): Descripción del tipo de condiciones de frontera (B.C.).
  •   Negro (0,0,0): Frontera sin deslizamiento, sin flujo y temperatura fija (Paredes).
  •  Azul (0,0,255): Frontera de flujo de entrada.
  •  Rojo (255,0,0): Frontera de flujo de entrada.
  •  Verde (0,255,0): Frontera móvil (sin flujo a temperatura fija).
  •  Rosa (255,0,255): Flujo de Aire puro (solo en modo premezclado).
  •  Amarillo (255,255,0): Frontera escalar adicional.

Específicamente las fronteras azul, roja y rosa, las cuales solo se pueden fijar en los extremos del dominio de la simulación (por ejemplo en (i, j)=(1, j), (nx, j), (i, 1), (i, ny)). Si esos colores de fronteras son usadas dentro del dominio (2<=i<=nx, and 2<=j<=ny), se consideraran como condiciones iniciales (nota: la condición inicial utilizada en bc.bmp tiene prioridad sobre ic.bmp). Cada tipo de fronteras tiene sus parámetros que deben ajustarse en el grid.txt. la mayoría de ellos son opcionales y no todos son para ser especificados por los usuarios. Lo que los usuarios especificarán para cada frontera del grid.txt son: Los nombres de las variables realmente utilizados en grid.txt También se introducen aquí. El cmode utilizado es el modo de simulación, y son:  0: no reactivo, 1: reactivo (premezclado), 2: reactivo (no premezclado) o 3: Sub/Super supersónico, en el grid.txt.

  • █ Negro (0,0,0): Frontera sin deslizamiento, sin flujo y temperatura fija (Paredes).
    tempew: Temperatura en la pared (opcional). Si es distinta de 0 (cero), la temperatura de pared es procesada por la simulación. Si es 0 (cero), la temperatura de pared variara dependiendo de los alrededores del fluido (generalmente a gradiente cero).
  • █ Azul (0,0,255): Frontera de flujo de entrada.
    uin1: Componente de Velocidad en dirección x (horizontal) en la frontera.
    vin1: Componente de Velocidad en dirección y (vertical) en la frontera.
    rho1: Densidad en la frontera (para cmode=0 y 3, si es usada esta frontera).
    temp1: Temperatura en la frontera (para cmode=1 y 2, si es usada esta frontera).
    scalar1: Fracción de Mezcla (para cmode=2, si es usada esta frontera).
  • █ Rojo (255,0,0): Frontera de flujo de entrada.
    uin2: Componente de Velocidad en dirección x (horizontal) en la frontera.
    vin2: Componente de Velocidad en dirección y (vertical) en la frontera.
    rho2: Densidad de la frontera (para cmode=0 y 3, si es usada esta frontera).
    temp2: Temperatura en la frontera (para cmode=1 y 2, si es usada esta frontera).
    scalar2: Fracción de Mezcla (para cmode=2, si es usada esta frontera).
  •  Verde (0,255,0): Frontera móvil (sin flujo a temperatura fija).
    imb: Si este es 1, el movimiento de la frontera es periódico (movimiento oscilante). Hágalo 0 (cero) para el caso contrario.
    umb: Velocidad de desplazamiento en la dirección x (horizontal).
    vmb: Velocidad de desplazamiento en la dirección y (vertical).
    tempmb: Temperatura de la frontera móvil. Si es distinta de 0 (cero), la temperatura de pared es procesada por la simulación. Si es 0 (cero), la temperatura de pared variara dependiendo de los alrededores del fluido (generalmente a gradiente cero).
  •  Rosa (255,0,255): Flujo de aire puro (Solo para ser usado en el modo  premezclado).
    uin3: Componente de Velocidad en dirección x (horizontal) en la frontera.
    vin3: Componente de Velocidad en dirección y (vertical) en la frontera.
    temp3: Temperatura en la frontera (ha de ser fijada si es usada esta frontera es usada).
  • █ Amarillo (255,255,0): Frontera escalar adicional.
    scalarT: Valor escalar de la frontera (corresponde a c en la Eq. (25) sin reaction en la guia de usuario Users’ Guide).

Siempre es más fácil echar un vistazo a varios problemas de ejemplos en Sample Problems para aprender cómo usar cada condición de contorno para conseguir lo que quieres!

 

Lección 1.4

Lección 1.4 — Modo Post-análisis

En las lecciones 1.1-1.3, se ha aprendido como hacer simulaciones y el significado de algunos de los parámetros especificados en el archivo grid.txt. También llevamos a cabo simulaciones utilizando el esquema de orden inferior (caso: Ch0) y el esquema de orden superior (caso: Ch1). En esta lección, vamos a comparar estos dos resultados en el modo post-análisis incluidos en Flowsquare.

 

Utilizando el modo Post-análisis

Si has seguido las lecciones 1.1–1.3, al menos usted tiene como resultado dos simulaciones; “CH0” y “Ch1”. En primer lugar, ejecute Flowsquare.exe y escriba “CH0-a” en el campo de nombre de caso (Fig. 1) y pulse Enter. Aquí, “-a” (“espacio”, “-” y “a”) es el comando de la opción para iniciar el modo post-análisis, y vamos a utilizar este modo para el caso Ch0. En el modo post-análisis, todos los archivos de entrada como grid.txt y bc.bmp se leen desde la carpeta de copia de seguridad (en la carpeta bkup con el nombre de caso).

 Enter "Ch0 -a" as case name.

Figura 1: Introduce “Ch0 -a” como un nombre de caso.

Ahora, veras los resultados de la simulación del caso Ch0 en la Fig. 2.

Post-analysis window.

Figura 2: Ventana Post-análisis.

Utilizando los botones (PGUP) (PGDN), se puede cambiar el intervalo de tiempo de paso de los resultados mostrados. Tenga en cuenta el resultado del intervalo de paso que desea mostrar tiene que ser definido mediante el parámetro nfile en grid.txt. Para la configuración por defecto se tiene resultados instantáneos a 0, 2000, 4000 de intervalo de paso de tiempo. Aquí se muestran los resultados de intervalo de paso de 4000 mediante el uso de la tecla PGUP. Usted puede dibujar un gráfico de la sección transversal. Para el caso Ch0, el resultado al 4000° de intervalo de paso de tiempo puede ser algo lo mostrado en la figura 3:

Ch0 case, u field, ts(time step)=4000, location of the graph is i=360.

Figura 3: Caso Ch0 (orden inferior), campo u, ts (time step)=4000, ubicación de el grafico es i=360.

Comparación entre los resultados de orden superior e inferior

De la misma forma, puede mostrar Ch1 (resultados de orden superior) y usted puede ver esto (Fig. 4):

Ch1 case, u field, ts(time step)=4000, location of the graph is i=360.

Figura 4: Caso Ch1 (Orden superior), campo u, ts (time step)=4000, ubicación de el grafico es i=360.

Al mismo tiempo físico, en las mismas condiciones de flujo, pero es evidente que hay diferencias entre los casos Ch0 (orden inferior) y Ch1 (orden superior). Entonces, ¿cuál es la correcta? Para la configuración de flujo en canal 2D, se puede obtener la solución analítica. Según la solución, la velocidad máxima u es 1,5 veces de la sección transversal promedio de velocidad u. Además, la variación de u debe ser parabólica.

Para el caso Ch0 (orden inferior), la máxima velocidad u es 0.1094 (m/s) y el promedio de la sección transversal es 0.0739 (m/s) como en la Figura 3. La relación entre ambos es 0.1094/0.0739=1.480, lo que significa un 98.7% del valor teórico, esto es bueno!

 Para el caso Ch1 (orden superior), la máxima velocidad u es 0.1295 (m/s) y el promedio de la sección transversal es 0.0869 (m/s) como en la Figura 3. La relación entre ambos es 0.1295/0.0869=1.490, lo que significa un 99.3%del valor teórico, esto es mucho mejor!

 Además, el esquema de orden inferior es por lo general más disipativo, y esta es la razón principal por la que la velocidad promedio es menor en CH0 (bajo) que en Ch1 (alto). Por estas

razones, (como esperábamos) el esquema de orden superior gana!
Sin embargo, el cálculo con un esquema de orden inferior es mucho más rápido. Usted tiene que equilibrar estos factores a la hora de determinar las condiciones y métodos de la simulación. Hay más condiciones para explorar, los cuales vamos a aprender pronto. Gracias por leerme.

Lección 1.3

Lección 1.3Estabilidad y Precisión (flujo en canal cont. se lección 1.1)

En las dos lecciones anteriores, se aprendió cómo iniciar la simulación (Lección 1.1), y algunas de las operaciones de visualización (Lección 1.2). En la Lección 1.2, también se observó que hay oscilaciones numéricas en los campos de velocidad y vorticidad (Figs. 9 y 10 de la Lección 1.2). En esta lección, aprenderemos cómo configurar algunos de los parámetros en grid.txt para mejorar la precisión y / o la estabilidad numérica.

Generalmente en CFD (Dinámica de Fluidos Computacional por sus siglas en Ingles), a más precisión de la simulación se requieren más recursos computacionales (tiempo de cálculo, memoria RAM, modos de códigos complicados,… ). También la mayoría de las veces, tenemos que comprometer la precisión de la simulación y el tiempo de computacional por la estabilidad numérica. Por favor, tenga en cuenta de ellos y sigamos adelante.

Removiendo la Inestabilidad Numérica

En primer lugar, vamos a considerar las oscilaciones numéricas que observamos en la Lección 1.2. Partimos con el original grid.txt, para el caso de caudal en canal 2D que se puede descargar desde aquí. Abra directamente el grid.txt del directorio principal. Como se explicó en la Lección 1.1, en el grid.txt se especifican los parámetros numéricos. Todas las líneas, excepto las líneas separadoras consisten en 3 bloques. Por ejemplo, después del separador de la segunda línea,  se ve esto:

·         01:cmode 0 // Simulation mode, ….

El primer bloque (01:cmode) denota el nombre de cada parámetro (a menudo se usa un nombre similar a la notación usada en la guía de usuario Users’ Guide). El segundo bloque (“0” en el ejemplo anterior) es el número que se especifica para cada parámetro. Por lo que en el tercer bloque (/ / Modo de simulación, …) es sólo un comentario, y no tiene nada que ver con los resultados de la simulación. Estos tres bloques tienen que estar separados por espacio (s).

Por favor, busque las siguientes líneas:

·         02:nx 384 // No. grid points in x
·         03:ny 128 // No. grid points in y
·         04:lx 0.015 // Domain x-size
·         05:ly 0.005 // Domain y-size

Como dicen los comentarios (después del tercer bloque) nx y ny son, respectivamente, el número de puntos de la rejilla en las direcciones “x” e “y”, y lx y ly son, respectivamente, la longitud en las direcciones “x” e “y” (use el SI de unidades). Desde que Flowsquare resuelve campo de flujo utilizando el esquema de diferencias finitas, a mayor número de puntos de la rejilla en una longitud de una unidad de dominio significa que sería más precisa la simulación. Sin embargo, a más puntos de  rejilla se aumenta el tiempo de cálculo computacional, por lo que se tiene que equilibrar entre la resolución y el tiempo de cálculo. Además, excepto en casos especiales, las densidades de cuadrícula (lx / nx y ly / ny) en direcciones “x” e “y” deben ser iguales.

Ahora, tenemos las siguientes líneas en grid.txt.

·         10:nfil 0 // Interval time steps for filtering
·         11:wfil 0 // Relaxation parameter for filtering

Estas líneas están directamente relacionados con el problema actual – oscilaciones no físicas. El filtrado significa en agregar una viscosidad a su flujo de manera que las pequeñas perturbaciones, que son demasiado pequeñas para ser físicos, desaparecen. Vamos a cambiar las líneas anteriores a:

·         10:nfil 1 // Interval time steps for filtering
·         11:wfil 1 // Relaxation parameter for filtering

Al iniciar la simulación. Vamos a usar “Ch0_filter” como el nombre del caso de simulación. Alrededor de los 600 pasos de tiempo (aproximadamente 1 minuto de simulación), detenega la simulación y despliegue el gráfico de la sección transversal del campo “v” (componente de velocidad vertical), al igual que la que se muestra en la Figura 9 de la Lección 1.2. Sin embargo esta vez, la distorsión desaparece y el campo “v” y este sería suave como el de la figura. 1 se muestra a continuación.

Vorticity field after using filtering option.

Figura 1: Campo “v” (componente de velocidad vertical)  después de usar la opción de filtrado (filtering option).

Por lo general, usted tendrá que utilizar el filtrado para la mayoría de las simulaciones. Sin embargo, utilizando wfil = 1 puede ser a veces demasiado y que puede resultar en un fluido como el ketchup. Se recomienda usar un wfil  lo más pequeño posible (0,01-0,1).

Mejorando la precisión

Usted puede encontrar la siguiente línea que especifica el esquema numérico que se utiliza en la simulación:

·         09:iorder 0 // 0: low order, 1: high order, ….
Se puede utilizar un número entre 0 y 3 para el “iorder” para elegir el esquema numérico, y cada número significa:
·         iorder = 0: Esquema Bajo nivel (diferencias de 2º, integral de 1º orden )
·         iorder = 1: Esquema de alto orden (diferencias de 4 º, integral de 3º)
·         iorder = 2: Diferencia de 2º orden y metodo de Lax-Wendroff
·         iorder = 3: Diferencia de 4 º orden y metodo de Lax-Wendroff

Aquí, vamos a especificar “1” para “iorder” (como sigue), lo que significa que vamos a utilizar un esquema de orden superior para mejorar la precisión de la simulación.

·         09:iorder 1 // 0: low order, 1: high order, ….

Además, dado que queremos simular con la mayor precisión posible, quite toda la viscosidad adicional apagando el filtrado como se muestra:

·         10:nfil 0 // Interval time steps for filtering
·         11:wfil 0 // Relaxation parameter for filtering

Ahora, estamos listos para empezar la simulación de alta precisión del caso del caudal en canal 2D. Esta vez, el tiempo de cálculo puede ser mucho más largo (aproximadamente 3-5 veces). Usted puede detener la simulación para comprobar si hay distorsión numérica (esperemos que no!). Vamos a nombrar la simulación de alto orden como “Ch1”, y simular el flujo mediante el esquema de alta precisión hasta 4000 pasos de tiempo. A continuación, vamos a comparar los resultados bajos y altos de simulación orden usando el modo de post-análisis. Gracias por leer!

Lección 1.2

Lección 1.2 – Controles de Visualización (flujo en canal cont. se lección 1.1)

En la lección anterior, hemos aprendido cómo iniciar la simulación utilizando el caso del flujo en canal preestablecido. En esta página, vamos a aprender algunas de las funciones que se pueden utilizar durante las simulaciones. En la simulación del flujo en canales 2D, verá una ventana que mostrando la componente “u” en la Figura 1.

Simulation window during 2D channel flow (original bc.bmp and grid.txt).

Figura 1: Ventana de simulación del flujo 2D en canal (con los originales bc.bmp and grid.txt).

Esta pantalla aburre. Así que vamos a hacerlo un poco más interesante e informativo. Presione  [Ctrl] + T mientras que la ventana de simulación este activa, y se verá algo como esto en la esquina superior izquierda de la ventana de simulación, ver Figura 2. Aquí se muestra el tiempo computacional de cálculo del equipo por cada tiempo de paso, y el incremento del tiempo físico (tiempo pasando) por tiempo de paso. En el caso de la Figura 2, se tarda 49 (ms) (milisegundos) para calcular un tiempo de paso, y el incremento del tiempo físico se incrementa por 0,0178 (ms) en cada tiempo de paso. Tenga en cuenta  que el tiempo computacional varía en función del equipoutilizado. Para mi caso, utilice un ordenador portátil equipado con Core i5-2400M CPU@2.50GHz y Windows 7 (Este hace un trabajo decente!). Para apagar, pulse [Ctrl] + T, una vez más.

[Ctrl + t] displays the computational time per time step and physical time increment. To turn off, [Ctrl = t] once again.

.Figura 2: [Ctrl] + T muestra el tiempo computacional por tiempo de paso y el incremento del tiempo fisico. Para deshabilitar presione [Ctrl + t] otra vez

Sólamente una magnitud (u) puede no ser suficiente para mostrar una buena  imagen del campo de flujo. Presione ↑ (flecha arriba), y podrás ver los vectores de velocidad superpuestas en el campo u como se muestra en la figura 3. Ahora bien, se puede ver más claro que el fluido fluye de izquierda a derecha. El color del vector, número de vectores, tamaño de píxel de flechas pueden ser  ajustados por los usuarios por el editado del archivo grid.txt, mediante el uso de métodos abreviados del teclado , o bien de forma automática. Para desactivar la visualización de los vectores de la ventana de simulación, presione ↓ (Flecha abajo).

 

[↑] displays velocity vectors overlaid on the shown field.

Figura 3: (flecha hacia arriba) ↑, muestran los vectores superpuestos  en el campo de flujo mostrado.

 Algunas veces durante la simulación, es posible que se necesite examinar el campo de flujo instantáneo. En tal caso, si usted quiere detener la simulación, Presione [ESC] mientras la simulación se esta ejecutando, y se le pedirá que elija una opción como en la figura 4.  A continuación, pulse [Intro] para continuar con la simulación, pulse Q para finalizar el caso que nos ocupa, o pulse cualquier otra tecla (excepto la tecla [ESC]) para iniciar un análisis sobre el campo actual de flujo instantáneo. Aquí, vamos a pulsar cualquier otra tecla (excepto la tecla [ESC]), y se nota que su campo de flujo 2D del canal  es similar.

 Press [ESC] key during the simulation and you will be asked to choose a option.

Figura 4: Presione la tecla [ESC] durante la simulación y se le pedirá que escojas una opción.

Modo de Análisis

Si selecciona el modo de análisis habiendo pulsado cualquier tecla según lo mostrado en la figura 4, subsecuentemente verá una pantalla algo similar a la figura 5. En este modo, se pueden ver números siguiendo el cursor del ratón dentro del dominio del campo de flujo. Estas cifras muestran el valor del campo con la ubicación local del cursor. En el caso de la figura 5, los valores mostrados son algo así como “1.118477e-001 @ (122,60)”  superpuestos en el campo de la componente de velocidad en “x” (u). Esto significa en (i, j) = (122, 60), u = 0,1118477 (m / s). Aquí, i y j  significan la localización de la celda. Para este caso de el flujo de canal, 1 <i <384 (eje horizontal) y 1 <j <128 (eje vertical). Mueva el cursor del ratón para examinar el campo “u” en detalle.

Analysis mode window.

Figura 5: Ventana en modo de análisis.

 

Despliegue de Grafico

En el modo de ventana de análisis, pulse el botón izquierdo del ratón y aparecerá un cuadradito rojo sobre el cursor. A continuación, desplace un poco el cursor con el ratón, y presione nuevamente el botón izquierdo. Luego se vera un grafico de la sección transversal del campo “u” a lo largo de la línea negra que conecta ambos cuadraditos rojos (Figuras 6–8). Para cancelar el grafico desplegado, pulse nuevamente el botón izquierdo (no es requerido hacerlo en este nivel).

Click the left button of the mouse (left-click) and you will see a tiny red square appears on the location of your cursor.

Figura 6: Pulse el botón izquierdo del ratón y aparecerá un cuadrito rojo sobre el cursor.

 

Move your mouse a little (or not little) and left-click again.

Figura 7: Desplace un poco el cursor con el ratón, y presione nuevamente el botón izquierdo.

 

Now you will see a graph of u field along the black line connecting these two tiny red squares.

Figura 8: Se vera un grafico de la sección transversal del campo “u” a lo largo de la línea negra que conecta ambos cuadraditos rojos

Note que también se puede desplegar un grafico de la sección transversal a lo largo del eje “x” (grafico horizontal). Los detalles que se muestran en el grafico desplegado se mencionan a continuación (vea el número en la figura 8).

  1. Línea de color negro que se extiende en el eje “y” (vertical), que conecta los dos cuadritos rojo que han aparecido (por pulsar el botón izquierdo). Alimentan los datos de la gráfica se extraen lo largo de esta línea de color negro ( grafico de la sección transversal).
  2. El gráfico de la sección transversal del campo “u” (para este caso).
  3. El valor mínimo de la sección transversal para “u”.
  4. El valor medio de la sección transversal “u”.
  5. El valor máximo de la sección transversal “u”.
  6. El valor local de “u” sobre la ubicación del cuadrito azul en la sección transversal. Los movimientos del cuadrito azul siguen la ubicación del ratón, la cual se muestra en el gráfico.
  7. Promedio de la sección transversal del campo mostrado, a excepción de las regiones de la pared de contorno.

Cambio de visualización de Campos

Quizás esté un poco aburrido con el campo “u”. Vamos a mostrarle otro campo – densidad, v, velocidad, vorticidad, etc Para cambiar de campo, utilice las teclas siguientes:

  • rho (kg/m^3): 1
  • u (m/s): 2
  • v (m/s): 3
  • spd (m/s): 4
  • vort (1/s): 5
  • temp (K): 6
  • rata (kg/m^3s): 7
  • c/xi: 8
  • p-p0 (Pa): 9
  • xi_air: [Shift]+8
  • prs2(kg/m^3s^2): [Shift]+P

Si tiene que mirar arriba por el significado de estos caracteres (por ejemplo, rho (kg / m ^ 3)), vaya de nuevo a la publicación anterior en cualquier momento (lección 1). Tenga en cuenta que la gráfica y las teclas anteriores se pueden usar durante la simulación también (aunque la velocidad de simulación se vuelve un poco más lenta). Aquí, vamos a mostrar el campo “v” (componente de velocidad vertical pulsando la tecla 3) como se ve en la figura 9. Ahora, tanto en color como gráfico muestra el campo “v”. Como se puede ver, hay una gran cantidad de oscilaciones numéricas (aprenderemos cómo minimizarlas más adelante). Ahora pulse la tecla 2 para volver al campo “u”. y pulsa el botón izquierdo del ratón para cancelar la gráfica (se vera algo parecido como en la Figura 5).

 

Display vorticity field by pressing 5.

Figura 9: Despliega el campo “v” (componente de velocidad vertical) presionando la tecla 3.

 

Visualizacion de lineas de contorno

Hay otra característica más que tengo que explicar. Pulse el botón derecho del ratón (clic derecho) dentro del dominio computacional. Usted debe ver que una línea de contorno aparece en el nivel donde está el cursor, como se ve en la figura 10. El cuadrito con un número en la esquina superior izquierda se muestra luego de 1 segundo de agregar la línea de contorno y muestra la cantidad de líneas de contorno que se utilizó hasta el momento (contador de líneas de contorno). Usted puede agregar más líneas de contorno (hasta 50) con sólo un clic derecho del ratón. Para eliminar la última línea de contorno que haya hecho, pulse la tecla [Espacio], y el contador disminuye en 1. Para eliminar todas las líneas de contorno, pulse [Borrar], y el contador de contorno se inicializa (se hace cero).

Right-click displays contour line(s) of the field.

Figura 10: Con el botón derecho del ratón se muestran la(s) linea(s) de contorno.

 

More and more contour lines (up to 30) if you right-click more.

Figura 11:  Muchas líneas de contorno con mas click derecho (hasta 50 líneas y son obvias las oscilaciones numéricas.)

 

Si has jugado mucho con su actual  campo de flujo instantáneo, reanudemos la simulación pulsando la tecla [ESC] para salir del modo de análisis. Se ha aprendido mucho, pero estos es sólo parte de lo que hace Flowsquare. Vamos a aprender más pronto. Gracias por leerme.

 

Lección 1

Tu primera simulación CFD

Usando las condiciones predeterminadas (bc.bmp, grid.txt) para la simulación del caso de flujo 2D en canal, los cuales están incluidos en el software, usted puede aprender los procedimientos básicos aún más importantes, siguiendo las lecciones de abajo.

 

Licencias, Desbloqueo, y Velocidad

Licencias, Desbloqueo, y Velocidad

En esta página se explicaran algunos detalles con respecto a las licencias de Flowsquare. Los tipos de licencia de Flowsquare 4.0 son las siguientes:

  1. Licencia Gratuita

La licencia gratuita comienza una vez que se ha instalado Flowsquare 4.0. No hay ninguna restricción funcional ni fecha de caducidad con esta licencia, pero sólo la velocidad de cálculo se limita a un ~ 50%.

  1. Licencia por Donación

Los que realizaron la donación (cualquier cantidad) son elegibles para utilizar Flowsquare 4.0 con su máxima velocidad de cálculo, con la licencia por donación se desbloquea el software con una contraseña dada después de la donación, para esto ver Donación (Donation).

  1. Licencia Estudiantil

Los estudiantes pueden utilizar Flowsquare 4.0 sin ningún costo o donación con su máxima velocidad (por ejemplo, a la par con el uso de licencias por donación). Ver licencia Estudiantil (Student License).

Inicialmente,  Flowsquare 4.0 está “bloqueado” bajo la licencia gratuita, esto significa que la velocidad de procesamiento está fijada a la mitad,  a pesar de que todas las funciones se pueden utilizar en su totalidad. El software puede ser desbloqueado utilizando la licencia por donación o la licencia Estudiantil.

Desbloqueando el programa

Con el fin de desbloquear el software, es necesario obtener una contraseña dada a los titulares de licencias por donación y los titulares de licencias Estudiantiles. Una vez obtenida la contraseña, ejecute el software, escriba la contraseña en el cuadro como se muestra en la Figura 1, y pulse la tecla Enter.

Enter the password in the box to unlock the software.

Figura 1: Introduce la contraseña en el cuadro de texto, para desbloquear el software.

 

Velocidad Computacional

La velocidad computacional bajo las licencias por donación y estudiantiles son alrededor el doble de rápidas que la licencia gratuita. Para el caso Karman vortex street case, la velocidad entre el software bloqueado y gratuito, se muestra en las figuras 2 y 3.

Hay otra manera de mejorar la velocidad de cálculo de Flowsquare 4.0. Durante la simulación, sólo minimice la ventana de simulación para reducir el tiempo de graficado de la pantalla (Figura. 2). Note que la figura y la salida de datos son como de costumbre, pero el rastreo de partículas de Lagrange no se ejecuta.

Computational time of locked software, unlocked software, locked software  with minimised window, and unlocked software with minimised window. Time in ( ) is the average.

Figura 2: Velocidad de calculo del software bloqueado, desbloqueado, bloqueado con ventana minimizada, y desbloqueado con ventana minimizada para el caso Karman vortex street case. El promedio de tiempo está entre ( ).

 

Computational time of locked software, unlocked software, locked software  with minimised window, and unlocked software with minimised window. Time in ( ) is the average.

Figura 3:  Velocidad de calculo del software bloqueado y desbloqueado para el caso Karman vortex street case con mayor cantidad de puntos de mallado (256×128). El promedio de tiempo está entre ( ).

El siguiente video nos muestra una “idea real” de la velocidad de simulación para el caso anteriormente mencionado (Karman Vortex case) con las licencia bloqueada y desbloqueada de Flowsquare 4.0. Para el caso de la versión bloqueada, la velocidad de simulación es de 274 ms/paso como se mostró en la figura 2, por lo que los cuadros por segundos (fps) es fijado a 4. Para la versión desbloqueada, los fps están fijados en 10 ya que la velocidad es de 102 ms / paso.

Lección 1.1

Lección 1.1– Abra el paquete….

En esta página, vamos a aprender una serie de procedimientos necesarios para simular flujos con Flowsquare haciendo uso de un selecto  numero de ejemplos. En este momento, no es necesario entender lo que está plasmado en la Guía del Usuario (Users’ Guide). Además, no se preocupe si usted encuentra algunas palabras que usted no entienda. Es muy probable que eventualmente las comprenda en el transcurso del tutorial.

Dentro del paquete (carpeta)

Estoy seguro que ya se ha descargado y descomprimido el software (de lo contrario vaya a DOWNLOAD). Asegurese de que están en el directorio principal (la carpeta) los archivos flowsquare.exe, bc.bmp y grid.txt, pues juegan un papel fundamental como veremos.

  •  flowsquare.exe: El software.
  • bc.bmp: Una imagen de mapa de bits que contiene las condiciones de frontera de la simulación.
  • grid.txt: Un archivo de texto que contiene los parámetros de simulación.

Estos archivos están inicialmente configurados para una simulación en 2D de un flujo en un canal, por lo que por los momentos no deben ser modificados. Adicionalmente, se pueden usar los siguientes archivos de entrada dependiendo del caso de la simulación (pero para este tutorial se utilizaran los tres anteriormente mencionados en esta pagina).

  •   ic.bmp: Una imagen en mapa de bits que contiene la condición inicial de la simulación .
  • bg.bmp: Imagen de mapa de bits en segundo plano del dominio de la simulación.

Recuerde que bc.bmp, grid.txt, ic,bmp (opcinal), y  bg.bmp (opcional) son los archivos de entrada de la simulación, y cada vez que se inicie la simulación estos archivos son leídos desde el directorio principal (la carpeta).

Flujo bi-dimensional en un canal

Simularemos un flujo bi-dimensional en un canal usando los archivos de entrada predeterminado. Un flujo bi-dimensional en un canal es un flujo donde el fluido fluye entre dos paredes paralelas. La ilustración esquemática de la simulación del flujo de fluidos es mostrado en la figura 1 a continuación.

Figure 1: Numerical configuration

Figura 1: Configuración numérica

Ejecutando la simulación

Has doble click en  flowsquare.exe para iniciar tu primera simulación de flujo de fluidos. En la figura 2 se muestra la pantalla inicial, por los momentos saltemos esta pantalla presionando la tecla Enter. Esta pantalla aparecerá cada vez que inicies la simulación para recordarte que puedes obtener una licencia de usuario a través de una donación, o por una licencia de estudiante donde obtendrás una clave para desbloquear el software. Note que se puede usar la máxima velocidad de procesamiento del Flowaquare una vez desbloqueado el software a través del pasword. ver tipos de licencia (License Types).

 

Enter the password in the box to unlock the software.

Figura 2: Salta esta pagina o desbloquea el software( unlock the software).

 

(Step 1) Enter your simulation case name.

Figura 3: (Paso 1) Introduce el nombre de tu simulación.

La Figura 3 muestran las pantallas subsecuentes producto de saltar el recordatorio de la donación (tenga en cuenta que usted verá una de las ventanas al azar). En este punto, se tendrá que escoger el nombre del caso de simulación, escribalo en la caja de texto, y luego presione la tecla enter. Se puede usar el nombre que quieras, pero aquí usaremos como caso “Ch0” .

 

La pantalla de simulación

Si ejecuta su primera simulación con los archivos originales, verá algo similar a la figura 5. El campo mostrado corresponde a “u”, la cual es la velocidad de la componente en “x”, y el fluido fluye de izquierda a derecha. Existen algunos números  y caracteres que tienen un significado, las cuales seran mostradas a continuacion (consulte los números en la Figura 5), Por favor no se preocupe si usted no entiende algunas de las palabras por el momento.

  1. Nombre del caso actual
  2. Barra de mapa de color actual. Los números del medio ,  derecha e izquierda, son respectivamente, el mínimo , medio y máximo del campo que se muestra .
  3. Nombre del campo, estos son:
    • rho (kg/m^3): Densidad de la mezcla
    • u (m/s): Componente de la velocidad en la dirección x
    • v (m/s): Componente de la velocidad en la dirección y
    • spd (m/s): Magnitud de velocidad (sqrt(u^2+v^2))
    • vort (1/s): Vorticidad
    • temp (K): Temperatura (para casos Pre-mezclado/No-Premezclado)
    • rate (kg/m^3s): Relación de reacción (para casos Pre-mezclados)
    • Ma: Numero de Mach (para casos Sub sonicos/supersonicos)
    • c/xi: Escalar  /Progreso variable / Fracción de mezcla (para algunos casos de  No-reactivo, y Premezclado/Non-Premezclado)
    • p-p0 (Pa): Presion – Presion de referencia (presión manometrica), pres0 en grid.txt
    • xi_air: Fracción de mezcla entre la variable en progreso y el aire puro (para algunos casos Premezclados)
    • R/rho (J/kg): Energia total/Densidad (para casos Sub sonicos/supersonicos)
    • prs2(kg/m^3s^2): (du/dx+dv/dy)/dt — un termino que aparece en la ecuación de Poisson (para todos los casos excepto Sub sonicos/supersonicos)
  4. Tiempo físico (segundos).
  5. Tiempo actual (paso, iteracion) (step).
  6. Limite de convergencia de la iteracion del calculo por la ecuación de Poisson.
  7. Modo actual de la simulación. Existen 4 modos y se especificados en el archivo grid.txt.
    • [0]: No-reactivo, flujo incompresible
    • [1]: Flujo reactivo premezclado
    • [2]: Flujo reactivo No- premezclado
    • [3]: Flujo inviscido Subsonico/supersonico
  8. Esquema numérico actual. Hay cuatro conjuntos de esquemas disponibles y especificados en grid.txt.
    • Lo: Diferencias finitas centrales de 2º orden y método de  Euler (1º orden)
    • Hi:  Diferencias finitas centrales de 4º orden y metodo de Runge-Kutta 3º orden.
    • lw: Diferencias finitas centrales de 2º orden y metodo de Lax-Wendroff (punto medio).
    • LW: Diferencias finitas centrales de 4º orden y metodo de Lax-Wendroff (punto medio).

 

Figure 4: Simulation display.

Figura 5: Pantalla de la simulación.

Si se usan los archivos por defecto bc.bmp y grid.txt, la simulacion terminara a los 4000 pasos de tiempo y la pantalla regresara a la mostrada en la figura 2 o 3. yendo al directorio con el nombre del caso con el que se acabo de simular (“Ch0” si se sigui las instrucciones anteriores), y cerciorando que existen 3 sub carpetas;  bkupdump, y figs. Esas carpetas contienen:

  • bkup: Respaldo de la data de entrada de la simulación; grid.txt, bc.bmp, ic.bmp (opcional) y bg.bmp (opcional).
  • dump: trasvase de datos (o datos de reinicio, data de resultados de la simulación, o todo lo mismo!).
  • figs: Imágenes de salida.

Para la configuración predeterminada, los datos de volcado (dump) son guardados cada 2000 pasos de tiempo, y las imágenes son generadas y guardadas cada 200 pasos de tiempo  (se puede conocer el paso de tiempo generada por el nombre de la data / imagen), y una imagen que se genera una vez cada 200 pasos de tiempo. Son cifras significativa para usted o no? Pronto, usted será capaz de conocer bastante de las imágenes. Gracias por leer!

Como se usa?

Lección 0 – Antes de Iniciar….

Antes de iniciar (o luego de haber iniciado), es buena idea conocer unos conceptos básicos de cómo se simula un campo de flujo. Supongamos que en la Fig. 1 esta el campo de flujo que queremos resolver.

Flow field we want to solve.

Figura 1: Campo de flujo a resolver.

Para ello existen tres pasos para simular el flujo

En primer lugar, discretizamos el campo en una malla de nx x ny puntos como se muestra en la Fig. 2 (nx y ny son los números de los puntos del mallado en las direcciones verticales y horizontales).

 

First we discretise flow field into nx x ny mesh points.

Figura 2: Discretizado del campo de flujo en  nx x ny puntos de mallado.

En segundo lugar, se hallan cuantas ecuaciones en cada punto del mallado (de el espacio) para obtener la solución instantánea. Las ecuaciones están explicadas en la Guía del Usuario (Users’ Guide.)

En tercer lugar, se llega a la solución de (dt) a (dt) en el tiempo, para obtener la variación temporal del flujo. Donde, dt es el incremento de tiempo por paso (step) y por lo general esta en el orden de microsegundos.

Así es como Flowsquare simula flujos. Fácil fácil!