Modelación computacional de la turbulencia en la cavidad de un cauce mediante una geometría cuadrada

La presencia de zonas muertas en cauces receptores afecta significativamente a las características del transporte de masa en el mismo. En un río, las zonas muertas pueden aparecer como consecuencia de irregularidades geométricas en los taludes laterales o en el fondo; o incluso favorecer la formación de campos similares a los que se presentan en estructuras más complejas como los diques. Cuando se analizan los procesos de dispersión, las citadas zonas muertas producen una diferencia entre las curvas de concentración medidas y analizadas mediante los modelos clásicos unidimensionales de la ecuación de la advección-difusión con plumas de dispersión con frentes de avance pronunciados y colas alargadas. En una zona muerta la velocidad media en la dirección principal del flujo es esencialmente nula y el mecanismo principal de transporte es la turbulencia transversal, la cual controla los procesos de intercambio de soluto con el flujo en el cauce principal. Por ello, el conocimiento del perfil de velocidades y los coeficientes de intercambio en la sección de interfaz entre la zona muerta y el cauce principal es indicativo de la capacidad de transporte a través de la entrada a la misma (Uijttewaal, 2005; Weitbrecht et al., 2008). En cauces con aguas poco profundas, las propiedades de este tipo de flujo combinado con estructuras eminientemente unidimensonales dan lugar a un grado importante de anisotropía en la turbulencia. El objetivo de esta contribución es la presentación de los resultados de la comparación entre las capacidades de modelación de varios programas comerciales para análisis de los flujos alrededor y dentro de una geometría simplificada que represente el flujo en cauces receptores naturales en este tipo de zonas muertas. Para ello, se ha realizado una modelación computacional bidimensional simulando un régimen permanente de velocidad en un cauce principal con una cavidad cuadrada. Asimismo, los resultados de estas modelaciones se han comparado con las mediciones que para la misma geometría se presentan en la bibliografía propuesta por Muto et al. (2000). Para representar la capacidad de intercambio a través de la interfaz de la zona muerta con el cauce, se evalúa el perfil de velocidades en el interior de la cavidad y en la línea de intercambio entre el flujo principal y la cavidad. Para ello se propone el uso de códigos comerciales: Multiphysics 3.5™, Fluent 6.3™ y STAR CCM+ 3.06™.