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2024-10-25

B2.4 Reynolds promediado Navier Stokes - RANS/URANS

Los modelos RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) se utilizan ampliamente en el campo de la ingeniería de viento y la turbulencia del modelo en todas las escalas de longitud. El enfoque básico consiste en dividir la velocidad en una fluctuación media y turbulenta. Las incógnitas adicionales resultantes se "cierran" mediante el promedio y las ecuaciones suplementarias. Dentro de la familia RANS, se hace una distinción entre los modelos algebraicos simples, que tratan la turbulencia como una viscosidad de remolino local, y los modelos de una o dos ecuaciones más utilizados. Estos últimos resuelven ecuaciones de transporte adicionales para la energía cinética y la velocidad de disipación. Los enfoques más complejos, como los métodos de tensiones anisótropas de Reynolds, se utilizan con menos frecuencia en la práctica.

Los modelos de dos ecuaciones, en particular el modelo k-ε y sus variantes, así como el método k-ω o SST (Shear Stress Transport), son los más utilizados debido a su compromiso equilibrado entre el esfuerzo computacional, la calidad de los resultados, y complejidad de la calibración. Los modelos RANS clásicos buscan el equilibrio de estado estacionario del problema turbulento y también se pueden aplicar en dos dimensiones espaciales, a diferencia de los métodos LES, si el problema lo permite.

Para tener en cuenta los cambios temporales, se desarrollaron variantes de URANS (Unsteady RANS), introduciendo un término transitorio con pasos de tiempo variables. Sin embargo, este enfoque requiere una precaución especial, ya que el promedio implícito en todas las escalas de tiempo dificulta la evaluación de la precisión temporal y puede suprimir los efectos inestables.