Modelación de la temperatura de un embalse usando modelos de lattice Boltzmann (2014)
Los embalses son cuerpos de agua estratificados que requieren de una modelación computacional adecuada de su hidrodinámica y transporte de calor para poder operarlos de manera óptima, por lo que su manejo se ve beneficiado constantemente por el desarrollo de nuevas y mejores herramientas de simulación. El objetivo de esta tesis es evaluar la posibilidad de modelar un embalse real (el embalse Riogrande II, operado por Empresas Públicas de Medellín) con el método de lattice Boltzmann, utilizando para ello la implementación de series de Taylor y mínimos cuadrados (TLLBM) propuesta por Shu et al. (2003), que permite simular la malla de celdas aplanadas que se necesita para reproducir la estratificación. Las simulaciones realizadas con el modelo muestran que el parámetro de difusión turbulenta es el que más influye sobre la distribución de temperaturas en el embalse, y que es posible reproducir de manera aproximada los perfiles de temperatura medidos en campo, pero a costa de imponer un perfil fijo adecuado de la temperatura de fondo. En contraste, el modelo se hace inestable cuando se implementan las condiciones de frontera adiabática que se requieren para una simulación más real. Los tiempos de cómputo son considerables, pero el modelo es susceptible de ser paralelizado con facilidad. Estos resultados sugieren que es posible utilizar el método de lattice Boltzmann para modelar embalses estratificados, y que si se logra implementar las condiciones adiabáticas adecuadamente y paralelizar el algoritmo sobre tarjetas gráficas el método se convertirá en una alternativa muy poderosa para la simulación de la estratificación térmica de estos cuerpos de agua superficiales.