Caffa3d.MB : Paralelismo en Mecánica de los Fluidos Computacional IMFIA – Facultad de Ingeniería Grupo de Mecánica de los Fluidos Computacional 29 de Abril de 2010

Motivación: Estudiar el flujo en el interior de un modelo de alojamiento de componentes electrónicos (PCB), los cuales requieren una adecuada ventilación. Dilema: Desarrollar un modelo numérico propio… ó Adoptar un modelo numérico existente

Objetivo: Desarrollar un modelo numérico paralelo para flujos confinados en geometrías complejas. Características principales: versión 3D del solver 2D ‘caffa’ (Peric 1997) flujo incompresible, viscoso/turbulento (k-e, LES) Volúmenes Finitos, implícito, acople p-v SIMPLE mallas curvilíneas, estructuradas por bloques interfaces ‘una-a-una’, ‘muchas-a-una’ y deslizantes solver lineales SIP, CGStab y AMG-SIP interpolación lineal FTSE paralelizado por OpenMP para máquinas SMP Ecuaciones:Al discretizar y linearizar obtenemos un sistema lineal hepta-diagonal (molécula P,W,E,S,N,B,T) para cada ecuación:

Método: Bloques de malla conectados P R E Montamos una lista de correspondencias en la interfaz. En la ecuación para el nodo P en lugar de una C.B. se tiene una término de flujo ‘ordinario’, donde el nodo ‘R’ reemplaza al nodo ‘E’. R Los ‘nuevos’ coeficientes ‘inter-bloque’ son no- estructurados. Requiere correcciones en el solver.

 El solver no precisa nuevos cambios. En cada paso temporal debe actualizarse la lista de índices de correspondencia y las fracciones de fronteras de interfaz Actualmente sólo implementado para rotaciones sencillas Interfaces ‘deslizantes’

Ejemplo : Mezclador de paleta (~2D)

Uso de OpenMP: Basado en la misma estructura de bloques

Ejemplo: Mezclador de paleta a Re=1000 Ejemplo : Péndulo de paleta ‘pesada’ a Re=1000

En donde estamos: Se ha desarrollado y validado el modelo numérico caffa3d.MB de volúmenes finitos para flujos incompresibles tridimensionales confinados en geometrías complejas. El modelo incorpora diversas técnicas avanzadas como mallas curvilíneas estructuradas por bloques, interpolación FTSE, interfaces deslizantes, solver lineales multigrilla, paralelización por OpenMP, etc. Se ha sido diseñado en forma modular permitiendo albergar extensiones como modelos de turbulencia, modelos VOF de superficie libre, modelos de cuerpos rígidos, flujos de fluido+partículas, flujo compresible, etc,... Se ha propuesto una modalidad ‘open source’ para el modelo, estando disponible para su uso libre en

Extensión caffa3d.MB (I): Flujo a superficie libre. Método VOF incorporando una función ‘color’. Este campo es advectado puramente, sin difusión. Ubbink & Issa, (1999)

Extensión caffa3d.MB (II): Flujo de aire frío sobre topografía durante heladas radiativas Incorporación transferencia de calor radiante en la atmósfera.

Extensión caffa3d.MB (III): Modelos de turbulencia. Flujo sobre el Cerro de los Caracoles (Uruguay) Incorporación de la topografía (datos DEM) Modelo de turbulencia k-eps Speed up