Solución numérica de problemas de fenómenos de transporte aplicando analogía eléctrica y el programa PSpice

Résumé

En la presente tesis doctoral se aplica el Método de Simulación por Redes como técnica numérica para el estudio de problemas relacionados con la transferencia de calor y mecánica de fluidos. El MESIR es un método numérico versátil y potente que permite estudiar procesos físicos estableciendo un circuito eléctrico equivalente al proceso, que se resuelve mediante la simulación de un software de resolución de circuitos (Ppice). Para ello, se crea un modelo en red reticulando el espacio en celdas elementales que se asocian en el medio finito. La equivalencia formal entre las ecuaciones en diferencias finitas obtenidas por discretización de la o las variables espaciales del proceso y las ecuaciones Kirchhoff aplicadas al modelo en red, constituye la base de esta técnica. Los resultados numéricos obtenidos son suficientemente precisos y con margen de error característico del campo de la Ingeniería Térmica. En esta memoria se han abordado ampliamente el estudio de de la transferencia en masa y calor por un fluido hidromágnético sobre determinadas superficies, como un disco giratorio o canal de placas paralelas. Se presta especial atención al estudio de flujos magnetohidrodinamicos y aspectos de transferencia de calor en varias geometrías considerando además la relevancia de este tema en numerosas investigaciones en los ámbitos de la Ciencia y la Ingeniería. Se ha realizado un análisis detallado sobre la influencia de los parámetros de convección mixta sobre un canal de placas paralelas, por un fluido newtoniano y conductor de electricidad. Por otro lado, también se aborda el estudio de flujos unidireccionales transitorios de segundo grado no newtonianos en varias situaciones. Destacamos también el estudio de los efectos de radiación y reacción química sobre convección libre magnetohidrodinámica a través de un medio poroso. Se han comparado las soluciones analítica y numérica con éxito y se ha verificado la exactitud de los resultados. Se han desarrollado los ficheros fuentes (C++) para resolver posteriormente todos los casos analizados. Este programa permite la introducción de todos los parámetros que define cada caso estudiado, generando un archivo de texto con el formato de un circuito eléctrico, para poder ejecutar el programa Pspice y obtener los resultados en formato de texto o gráfico, empleando el osciloscopio virtual Probe disponible en el paquete de Pspice.