Meléndez Acevedo, Felipe Ignacio2025-12-182025-12-182025-10-28https://repositorio.usm.cl/handle/123456789/77465En la presente memoria de titulación se evalúan y comparan los rendimientos de tres métodos numéricos (diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos), aplicado a una situación de flujo laminar dentro del marco de la dinámica de fluidos computacional, con el objetivo de establecer criterios adecuados de selección y aplicación de estos métodos para el modelado CFD. En primer lugar, se validó el software comercial Ansys Fluent como herramienta de calibración de los códigos finales mediante el modelado CFD a escala 1:1 de un canal abierto de laboratorio con vertedero de Ogee. Para obtener los parámetros experimentales de calibración, se contó con el apoyo del equipamiento presente en el campus San Joaquín de la UTFSM. Se obtuvieron resultados que validan que este software simula de manera precisa las presiones y alturas de agua obtenidas en la muestra experimental. Luego, se procedió a modelar la situación física Cavity Flow con un número de Reynolds = 100 (flujo laminar), mediante los métodos de diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos en lenguaje de programación Matlab. Los valores obtenidos fueron validados con un modelo CFD de la cavidad realizado en Ansys Fluent, obteniendo resultados que señalan que el método de volúmenes finitos presentó mejor afinidad a los datos teóricos, con tiempos de iteración y número de iteraciones menores. Por otra parte, el método de elementos finitos presentó buenos resultados en cuanto a velocidades, pero no se ajustó correctamente a la modelación de las presiones, mientras que el método de diferencias finitas presentó resultados bien calibrados en presiones y velocidades. Sin embargo, necesitó de tiempos mayores de cálculo para trabajar con mallados más finos y, así, obtener mejor precisión en la respuesta, comportamiento que no se presentó en el método de volúmenes finitos.In the present undergraduate thesis, the performance of three numerical methods (finite differences, finite elements, and finite volumes) is evaluated and compared for a laminar flow situation within the framework of computational fluid dynamics (CFD), with the objective of establishing appropriate criteria for the selection and application of these methods in CFD modeling. First, the commercial software ANSYS Fluent was validated as a calibration tool for the final codes through a 1:1 CFD model of an open-channel laboratory setup with an Ogee spillway. To obtain the experimental calibration parameters, the equipment available at the San Joaquín campus of UTFSM was used. The experimental setup. Subsequently, the physical problem of cavity low with a Reynolds number of 100 (laminar flow) was modeled using the finite difference, finite element, and finite volume methods implemented in the MATLAB programming language. The results obtained were validated against a CFD cavity model developed in ANSYS Fluent. The comparison showed that the finite volume method exhibited the closest agreement with theoretical data, while also requiring fewer iterations and shorter computation times. On the other hand, the finite element method produced good results in terms of velocity fields but did not accurately capture the pressure distribution, whereas the finite difference method yielded well-calibrated pressure and velocity results; however, it required significantly longer computation times to handle finer meshes and achieve improved accuracy—an issue that was not observed with the finite volume method.128 páginasesAttribution-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/CFDAnsys FluentElementos finitosVolúmenes finitosDiferencias finitasCavity flowFinite element methodFinite volume methodFinite difference method35609002895544 Educación de calidad9 Industria, innovación e infraestructura