Diseñar fronteras físicamente consistentes
Las condiciones de contorno no son un trámite de sintaxis: cierran el sistema de ecuaciones. Una combinación puede ser matemáticamente aceptada y aun imponer una solución imposible.
1. Escribe primero qué información conoces
Para cada patch, separa magnitudes conocidas de magnitudes que deben resultar del cálculo. En una entrada podrías conocer caudal, temperatura e intensidad turbulenta, pero no simultáneamente el perfil completo de velocidad y la presión que el sistema necesita desarrollar.
2. Entradas: perfiles y desarrollo
Un perfil uniforme introduce una capa límite desde cero. Si la región de interés está cerca, el resultado dependerá de una longitud de desarrollo artificial. Considera:
- perfiles analíticos para flujo laminar;
- perfiles de potencia o logarítmicos para capas atmosféricas;
- condiciones sintéticas coherentes para LES;
- una sección de desarrollo o un precursor periódico.
Calcula $k$, $omega$ o $ arepsilon$ desde intensidad y escala, y documenta ambas hipótesis. Copiar valores pequeños para “evitar errores” altera la viscosidad turbulenta de entrada.
3. Salidas: presión y flujo inverso
Una salida debe quedar lejos de recirculaciones importantes. Si aparece flujo inverso, condiciones como inletOutlet o pressureInletOutletVelocity pueden proporcionar valores físicamente razonables durante la reversión, pero no corrigen un dominio demasiado corto.
Comprueba:
- área suficiente y ausencia de bloqueo;
- gradientes aún presentes en la salida;
- sensibilidad al desplazar la frontera;
- balance de masa por patch;
- referencia de presión consistente.
4. Paredes, simetrías y planos 2D
symmetryPlane impone flujo normal nulo y gradiente normal nulo para componentes tangenciales. Solo es válido cuando geometría, carga y solución esperada son simétricas. En un desprendimiento de vórtices puede suprimir el modo físico.
Los casos 2D usan patches empty en una dirección con una única capa de celdas; no sustituyas empty por paredes slip sin entender que cambia la dimensionalidad discreta.
5. Far-field y bloqueo
En aerodinámica externa, aumenta progresivamente distancias aguas arriba, laterales y aguas abajo. Monitoriza $C_D$, $C_L$ y presión en el contorno. Una sección transversal estrecha acelera el flujo y puede sesgar la resistencia.
Auditoría práctica
- Dibuja el dominio y etiqueta información conocida.
- Cuenta restricciones por variable y patch.
- Comprueba dimensiones y valores de referencia.
- Ejecuta un caso barato y revisa flujos por frontera.
- Desplaza al menos la salida o el far-field.
- Documenta cualquier dependencia residual.
Una frontera adecuada es aquella cuya posición y formulación dejan de controlar materialmente la cantidad de interés.