Modelo de simulación de superficie libre con un esquema conservativo aplicando el método de volumen finito.

Abstract

En este trabajo se ha modelado el comportamiento del flujo en canales a superficie libre, aplicado específicamente a las transiciones, tanto para secciones de la misma forma geométrica como para secciones con distinta geometría. La modelación ha sido para una descripción en estado transitorio, utilizando las ecuaciones de Saint-Venant o de aguas someras. Este sistema de ecuaciones son diferenciales parciales no lineales y no se cuenta con una solución analítica para cualquier problema particular. A partir de los resultados de Pastrana (2016), en este trabajo se aplica el método de volumen finito para una simulación unidimensional del flujo a superficie libre a través de transiciones, y se evalúan los resultados en función de la conservación de masa y la cantidad de movimiento. Además, se utiliza una malla escalonada o del tipo ‘staggered’ con un esquema híbrido de volumen finito para el dominio espacial y se aplica una discretización semi-implícita para los términos temporales. En este trabajo se ha utilizado Python como herramienta para la programación, ya que sus librerías y paquetes básicos hacen posible la solución de los sistemas algebraicos, así como la presentación gráfica de los resultados obtenidos.