Computational Heat and Fluid Flow Lab
About
CFD-LAB
El Computational Heat and Fluid Flow Lab (CFD-Lab) es un laboratorio de investigación dedicado a la modelación y simulación numérica de flujos de fluidos encontrados en aplicaciones de ingeniería. En el CFD-Lab desarrollamos nuestros propios métodos numéricos y algoritmos de cálculo en ambientes de cómputo de alto desempeño computacional. También usamos códigos abiertos y programas comerciales comúnmente utilizados en el contexto de ingeniería. Tenemos experiencia en el método de Elementos Finitos (FEM), Volúmenes Finitos (FVM) y Elementos Discretos (DEM). Desde el punto de vista físico, tenemos extensa experiencia en fluidos no-Newtonianos, turbulencia, flujos con acoplamiento térmico y de concentración de especies e interacción fluido estructura. Las aplicaciones en las cuales trabajamos actualmente (no excluyentes) en el CFD-Lab son: Hemodinámica (con énfasis en reología sanguínea, modelamiento de orden reducido y reconstrucción de flujo), energía (eólica y solar, incluyendo topología real y modelamiento de granjas), cambio de fase líquido-sólido (con énfasis en la industria alimentaria y metalúrgica) y minería (incluyendo ventilación industrial, transporte de material y análisis de dispersión de polvo).
People
Somos
El Dr. Ernesto Castillo es profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Santiago de Chile (USACH), y fundador del CFD-Lab. El Dr. Castillo es un Ingeniero Civil Mecánico y Magíster en Ingeniería Mecánica de la USACH, y Doctor en Análisis Estructural por la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). Ha desarrollado investigación sostenida en el tiempo con Investigadores del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, con académicos de la Universidad de Strathclyde (UoS) y con la Universidad de Aachen RWTH. A nivel chileno, colabora con académicos de la Universidad de Antofagasta (UTA), la Universidad de La Serena (ULS) y la Universidad Católica de Valparaíso (PUCV). El Dr. Castillo tiene amplia experiencia formando estudiantes de pre y posgrado, patrocinando investigadores postdoctorales, además de liderar proyectos de investigación
People
Académicos pertenecientes al CFD-LAB
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Académicos colaboradores CFD-LAB
People
Universidades colaboradoras CFD-LAB
Research
Investigación
Principales Líneas de Investigación
Hemodinámica
En este tópico aplicamos nuestros métodos numéricos para la modelación y simulación de flujos sanguíneos. Nuestro aspecto distintivo es la inclusión de la reología sanguínea en las simulaciones y la estimación del efecto del comportamiento no-lineal de la viscosidad en los biomarcadores usados en la detección de patologías. Tenemos experiencia simulando arterias tridimensionales obtenidas de geometrías reales, con condiciones dinámicas de tipo Womersley y Windkessel.
Colaboradores:
- Profesor Felipe Galarce (PUCV)
- Profesor Hernán Mella (PUCV)
- Profesor Julio Sotelo (USM)
Principales Líneas de Investigación
Energía
En este tópico aplicamos nuestros métodos numéricos para la modelación y simulación de dispositivos que generan energía. Hemos puesto énfasis en la energía eólica y solar. En este contexto, realizamos simulaciones de gran escala en donde hemos analizado la interacción de múltiples dispositivos. Nos interesa adicional al análisis CFD, el análisis exergético del flujo. En el ámbito de la energía solar hemos incorporado técnicas pasivas para control de temperatura con materiales de cambio de fase. Como fluidos de transporte de calor hemos evaluado el uso de nanofluidos no-Newtonianos que han demostrado ser eficientes desde el punto de vista hidrodinámico y térmico.
Colaboradores:
- Profesor Matías Díaz (USACH)
- Profesor Nelson Moraga (ULS)
- Profesor Luis Silva (ULS)
Principales Líneas de Investigación
Minería
La línea de investigación de minería con Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se centra en optimizar y asegurar ambientes de trabajo saludables y eficientes en el sector minero, aplicando avanzadas técnicas de modelado y simulación. Esta investigación aborda dos aspectos críticos en el ámbito minero: la ventilación minera y la dispersión de polvo, empleando CFD para diseñar, evaluar y mejorar los sistemas de ventilación, así como para entender y mitigar la dispersión de partículas nocivas en minas subterráneas y a cielo abierto.
Principales Líneas de Investigación
Cambio de fase líquido-sólido
En este tópico aplicamos nuestros métodos numéricos para la modelación y simulación de cambios de fase líquidos y sólidos. Hemos puesto énfasis en la industria alimentaria y en la metalúrgica. En este contexto, realizamos simulaciones que involucran la reología, transferencia de calor y transferencia de masa. El uso de mallas adaptativas es un aspecto distintivo en nuestro trabajo para poder representar de manera detallada la interfase líquido-sólido.
La optimización de procesos, el manejo del frente de cambio de fase, el estudio de propiedades del material y la estimación de propiedades termofísicas vía simulación numérica han sido temas de investigación.
Colaboradores:
- Profesor Nelson Moraga (ULS)
- Profesor Roberto Cabrales (UTA)
- Profesor Douglas Pacheco (RWTH)
Teaching
Cursos Dictados por CFD-LAB
Pregrado
- Mecánica de Fluidos.
- Termodinámica.
Postgrado
- Mecánica de Fluidos y Transferencia de Calor Computacional.
- Flujos Turbulentos.
- Flujos Multifásicos y Reactivos.
- Ingeniería Termodinámica Avanzada.
Teaching
Proyectos Adjudicados
Proyectos
- 2 Proyectos Fondecyt (Fondo Externo).
- 2 Proyectos DICYT (Fondo Interno).
- 2 Proyectos Post-Doc (Fondo Externo e Interno).
- 2 Proyectos Asistente de Investigación (Fondo Interno).
- 1 Fondo VIME (Fondo Interno).
- 1 Fondo PID (Fondo Interno).
Teaching
Premios y Becas
Becas
- Becas-Chile (4 becas asignadas).
- Becas-Nacional (3 becas asignadas).
Premios
- Mejor Tesis de Doctorado – Barcelona 2016.