Computational Heat and Fluid Flow Lab
About
CFD-LAB
El Computational Heat and Fluid Flow Lab (CFD-Lab) se dedica a la modelación y simulación numérica avanzada de fenómenos termo-fluidodinámicos e Interacción Fluido-Estructura (FSI) para la resolución de problemas de ingeniería. Desarrollamos esquemas numéricos y algoritmos propios (in-house) optimizados para Computación de Alto Rendimiento (HPC), integrando además herramientas comerciales y de código abierto. Nuestro dominio metodológico abarca los métodos de Elementos Finitos (FEM), Volúmenes Finitos (FVM) y Elementos Discretos (DEM), con especialización en física compleja: reología no newtoniana, turbulencia, acoplamiento térmico y transporte de especies. Aplicamos estas capacidades en cuatro áreas principales: Hemodinámica (reología sanguínea, modelos de orden reducido [ROM] y reconstrucción de flujo), Energías Renovables (modelación multiescala eólica/solar y gestión térmica), Procesos de Cambio de Fase (industria metalúrgica y alimentaria) y Minería (ventilación industrial, transporte de granulares y dispersión de polvo).
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Somos
El Dr. Ernesto Castillo es Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la USACH y fundador del CFD-Lab. Ingeniero Civil Mecánico y Magíster por la USACH, y Doctor en Análisis Estructural por la UPC, cuenta con una sólida trayectoria liderando proyectos I+D y dirigiendo capital humano avanzado. Mantiene activas colaboraciones internacionales (CIMNE, UoS, RWTH Aachen) y nacionales (UA, ULS, PUCV).
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Académicos pertenecientes al CFD-LAB
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Académicos colaboradores CFD-LAB
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Universidades colaboradoras CFD-LAB
Research
PRincipales líneas de investigación
Hemodinámica
Mediante el desarrollo de códigos propios (in-house), realizamos simulaciones de Interacción Fluido-Estructura (FSI) y modelación hemodinámica en el sistema cardiovascular. Nuestra investigación se centra en el desarrollo de esquemas numéricos incondicionalmente estables de alta eficiencia computacional. Complementariamente, implementamos métodos inversos y técnicas de asimilación de datos para la reconstrucción de campos de flujo sanguíneo a partir de imágenes de Resonancia Magnética (MRI).
Colaboradores:
- Profesor Felipe Galarce (PUCV)
- Profesor Hernán Mella (PUCV)
- Profesor Julio Sotelo (USM)
Energía
Implementamos esquemas numéricos para la modelación y simulación computacional de sistemas de conversión de energía, con énfasis en tecnologías eólicas y solares. Ejecutamos simulaciones a gran escala para evaluar el comportamiento aerodinámico e hidrodinámico en arreglos multidispositivo. Nuestra metodología integra la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) con análisis exergéticos del flujo para evaluar cuantitativamente las irreversibilidades del sistema. En aplicaciones solares, incorporamos técnicas de gestión térmica pasiva mediante Materiales de Cambio de Fase (PCM) y evaluamos el desempeño termo-hidráulico de nanofluidos no newtonianos como fluidos de transferencia de calor (HTF), los cuales optimizan la tasa de transferencia térmica reduciendo el penalizo por pérdida de carga.
Colaboradores:
- Profesor Matías Díaz (USACH)
- Profesor Nelson Moraga (ULS)
- Profesor Luis Silva (ULS)
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.
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, SCHOLARSHIPS AND FUNDINGS
Pregrado
- Mecánica de Fluidos.
- Termodinámica.
Postgrado
- Mecánica de Fluidos y Transferencia de Calor Computacional.
- Flujos Turbulentos.
- Flujos Multifásicos y Reactivos.
- Ingeniería Termodinámica Avanzada.
Proyectos Adjudicados
Proyectos
- 3 Proyectos Fondecyt (Fondo Externo).
- 3 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).
Becas
- Becas-Chile (4 becas asignadas).
- Becas-Nacional (3 becas asignadas).
Premios
- Mejor Tesis de Doctorado – Barcelona 2016.