Escoamento em torno de um prisma quadrado : um estudo numérico de modelos de turbulência

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Rodolfo Alves
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/45520
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2022.
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spelling Escoamento em torno de um prisma quadrado : um estudo numérico de modelos de turbulênciaDinâmica dos fluidos - programas de computadorPrismas quadradosEscoamentoDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2022.O avanço do conhecimento técnico-científico na área de engenharia possibilita a concepção estruturas cada vez mais esbeltas e com menor peso específico. Estruturas metálicas com membranas tensionadas, por exemplo, além de apresentarem formas arrojadas não platônicas, possuem baixo peso próprio, portanto, são extremamente sensíveis a ação do vento. Estruturas esbeltas e com elevadas alturas estão sujeitas a altas cargas de vento que podem induzir estados limites não toleráveis e até mesmo ao colapso dessas estruturas. As ações provocadas pelo escoamento em uma estrutura dependem, dentre outros fatores, de sua forma. Considerando a relevância prática das estruturas com forma quadrada, este trabalho visa reduzir a lacuna de estudos para os prismas quadrados por meio da modelagem numérica bidimensional do escoamento externo turbulento através da dinâmica dos fluídos computacional (CFD) no software ANSYS Fluent®. Simulou-se o mesmo escoamento apresentado por Bosch e Rodi (1998), com = 22 × 103 . Os parâmetros relevantes para validação do modelo foram comparados aos dados apresentados por Lyn e Rodi (1994). Para esse escoamento, avaliou-se o desempenho dos modelos de turbulência , − que utilizam a abordagem RANS. O modelo , com custo computacional inferior, apresentou o pior desempenho geral, superestimando as quantidades flutuantes analisadas. O modelo − apresentou bom desempenho na região das paredes, onde são avaliadas as principais quantidades de interesse para a engenharia. Por sua vez, o modelo , com custo computacional superior, teve desempenho geral muito próximo ao do modelo − na região das paredes, porém com maior acurácia nas medidas realizadas no escoamento. Constatou-se uma importante lacuna a ser preenchida através do desenvolvimento de um modelo de turbulência que apresente adequado desempenho, tanto no escoamento quanto na região da parede, razoável custo computacional e que seja capaz de transpor as limitações dos modelos de viscosidade turbulenta existentes.The advancement of technical-scientific knowledge in engineering enables the design of increasingly slender structures with less specific weight. Steel structures with tensile membranes, for example, besides presenting bold non-platonic shapes, have low self-weight, so they are extremely sensitive to the action of the wind. Slender tall structures are subject to high wind loads that can induce unsafe stress states and may lead them to collapse. The loads induced by the flow in a structure are directly associated with its shape. Considering the practical relevance of square-shaped structures, this work aims to reduce the study gap for square prisms through two-dimensional numerical modeling of turbulent external flow through computational fluid dynamics (CFD) in ANSYS Fluent® software. The same flow presented by Bosch and Rodi (1998) was simulated. To validate the simulation, relevant flow parameters were compared to the data presented by Lyn and Rodi (1994). The performance of turbulence models RSM, SA e SST k-ω were evaluated. The SA model, with lower computational cost, presented the worst overall performance, overestimating the floating quantities analyzed. The SST k-ω model presented a superior performance in the region of the walls, where the main quantities of interest for engineering are evaluated. In turn, the RSM model, with higher computational cost, had similar performance to the SST k-ω model in the wall region, but greater accuracy in the domain measurements. An important absence was noticed in the development of a turbulence model that has accurate performance, both in the domain and in the wall region, reasonable computational cost, and transposes the limitations of the existing turbulent viscosity models.Pedroso, Lineu Josérodolfoalvescarvalho@yahoo.com.brCarvalho, Rodolfo Alves2023-01-18T22:13:57Z2023-01-18T22:13:57Z2023-01-182022-08-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCARVALHO, Rodolfo Alves. Escoamento em torno de um prisma quadrado: um estudo numérico de modelos de turbulência. 2022. xxiii, 133 f., il. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.https://repositorio.unb.br/handle/10482/45520A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T19:21:10Zoai:repositorio.unb.br:10482/45520Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T19:21:10Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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