Estudo numérico de bolhas de separação laminar em um canal convergente-divergente

• Autor(a) principal: Lucatelli, Lucas Trevisan
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/235577
• topic: Aerodinâmica; Mecânica dos fluidos; Escoamento; Bolhas (Física); Turbulência

O objetivo principal desse Trabalho de Conclusão de Curso foi o estudo dos efeitos da intensidade turbulenta em bolhas de separação geradas em um canal convergente-divergente. Para o estudo de tais efeitos, foi realizada a análise de diferentes modelos de turbulência, escolhendo o modelo k-ω SST para realização das simulações. As simulações numéricas bidimensionais, foram realizadas no software ANSYS Fluent, de modo que a etapa de pós-processamento dos resultados obtidos foi realizada em MATLAB. Assim, como condição de contorno na entrada do canal convergente-divergente, utilizou-se o perfil de velocidade na saída da placa plana, realizando ainda um estudo de convergência de malha de modo a escolher a malha mais adequada. Assim, um dos resultados desse trabalho foi a identificação da bolha de separação, dos pontos de separação e recolamento da camada limite e do comprimento da bolha, a partir de propriedades do escoamento como coeficiente de atrito, Cf , coeficiente de pressão, Cp, derivada da velocidade na direção x na posição y e a vorticidade. Concomitantemente, estudou-se os efeitos da variação de determinados parâmetros, como a velocidade na entrada do canal, o ângulo de divergência e a intensidade turbulenta, na bolha de separação. Assim, fixou-se o ângulo de divergência em 4° e variou-se a velocidade, variando em seguida a intensidade turbulenta para um valor fixo de velocidade e por fim, variou-se o ângulo de divergência para uma velocidade de 0,15 m/s. Desta forma, observou-se que o aumento da velocidade de entrada do canal, da intensidade turbulenta e do ângulo de divergência ocasionam a redução do comprimento da bolha. Ademais, plotou-se os contornos e streamlines, além dos perfis de velocidade em uma posição x fixa para diferentes velocidades e intensidades turbulentas, notando que o aumento desses parâmetros causa uma redução no escoamento reverso.