Colapso da turbulência no escoamento em um canal aberto estratificado: um estudo utilizando simulação de grandes turbilhões

• Autor(a) principal: Camponogara, Luis Fernando
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/3708
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia mecânica; Canal aberto; Simulação; Estratificação; Turbulência; Mechanical engineering; Open channel flow; Simulation; Stratification; Turbulence

A camada limite atmosférica é a região do escoamento, sobre a superfície terrestre, que é aferada pela rugosidade da mesma. Após o entardecer a superfície da terra começa a resfriar pela emissão de onda longa, esse fenômeno é chamado de estratificação. Para o estudo, e observações dos efeitos da estratificação sobre a turbulência, tem-se utilizado, nos últimos anos, experimentos numéricos. A utilização desses experimentos se justifica, pelo fato de como os mesmos são controlados e idealizados é eliminado os fenômeno de escala maior que a turbulenta. O presente trabalho consiste numa simulação numérica utilizando simulação de grandes turbilhões, utilizando um software livre de fluido dinâmica computacional. O domínio espacial (com 259524 nós) consiste em um canal aberto, cujo a vazão do escoamento é mantida constante através de um gradiente de pressão. A partir da formação e estabelecimento dos vórtices (primeiros 3600 s), a superfície inferior do domínio é resfriada e mantida constante durante o restante da simulação (até 5400 s). Após o resfriamento, para as diferentes temperatura (5 K; 7 K; 10 K e 15 K) estabelecidas em superfície, nota-se a redução da turbulência até seu total colapso para os casos onde o resfriamento é mais intenso. O colapso total da turbulência ocorreu de maneira precisa, de forma que o escoamento apresentou o comportamento de velocidade similar ao de um perfil para uma camada limite laminar em um canal aberto. Apesar da técnica de CFD ideal para tal tipo de experimento ser a simulação numérica direta, o presente trabalho busca apontar deficiências específicas da simulação de grandes turbilhões (LES) para que no futuro sejam buscadas estratégias e modelos de subgrade de forma que seja possível realizar simulações de camadas estáveis de forma mais precisas utilizando o LES.