Régimen Estacionario vs Transitorio (CFD)

Una de las preguntas que nos hacemos cuando iniciamos desarrollando simulaciones es si debemos hacer una simulacíon estacionaria (steady) o transitoria (transient). Y la respeuesta es que no podemos asegurar al inicio si alcanzaremos la convergencia en una simulacion estacionaria. Sin embargo dependiendo de la física que desarrollemos podemos estimar que en casos complejos donde el flujo no se estabiliza es mejor usar un régimen transitorio para poder alcanzar la convergencia.

El régimen estacionario en el CFD se refiere a un estado en el que el flujo de fluido no cambia con el tiempo. Es decir, las propiedades del fluido, como la velocidad, la presión y la temperatura, permanecen constantes en el tiempo. En este caso, el modelo CFD puede utilizar solamente un conjunto de ecuaciones para describir el flujo en todo el dominio del problema, y estas ecuaciones se resuelven iterativamente hasta que se alcanza una solución estable.

Por otro lado, el régimen transitorio en el CFD se refiere a un estado en el que las propiedades del fluido cambian con el tiempo. En este caso, el modelo CFD necesita resolver un conjunto de ecuaciones diferenciales parciales que describen el flujo en función del tiempo, y estas ecuaciones se resuelven iterativamente para cada paso de tiempo. Por ejemplo, si se está modelando un flujo de fluido en un recipiente que se está llenando, el régimen transitorio se refiere a la fase en la que el nivel del fluido está aumentando gradualmente hasta alcanzar una altura estable.

La gran ventaja de usar el regimen estacionario es que el tiempo de simulación es mucho menor sin embargo en varias ocasiones no alcanzamos la convergencia. Por otro lado, el regimen transitorio puede tardar horas o en casos muy complejos días en llegar a estabilizarse (continuidad). Además otra desventaja a tener en cuenta en el régimen trasnitorio es que necesitamos un mayor espacio en el disco para guardar información sobre todo cuando tenemos una malla de gran cantidad elementos.

En resumen, la principal diferencia entre el régimen estacionario y el régimen transitorio en el CFD es que en el primer caso el flujo no cambia con el tiempo, mientras que en el segundo caso el flujo cambia con el tiempo y debe ser modelado utilizando ecuaciones diferenciales parciales.

Es este video mostramos un resumen de como funcionan estos regimenes dentro de los software de CFD donde aprenderás sus diferencias asi como términos que se usan dentro de estos programas.