Desenvolvimento do método RANS para escoamento incompressível ao redor de geometrias simples bidimensionais.

• Autor(a) principal: Paredes Alvarado, Rubén José
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-20092023-084646/
• topic: Atrito; Computational fluid mechanics; Fluxo turbulento dos líquidos; Friction; Hidrodinâmica; Hydrodynamics; Mecânica dos fluidos computacional; Turbulent flow of liquids

O presente trabalho trata da aplicação do método RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) ao escoamento estacionário bidimensional incompressível no entorno de corpos com geometrias simples sem superfície livre. Formula-se um processo de determinação do escoamento viscoso, que é aplicado no entorno de seções simples específicas, a saber, placa plana e círculo. Efeitos inerciais e viscosos são levados em conta analiticamente, com a consideração simplificada de turbulência; efeitos de compressibilidade são ignorados. O trabalho avança pesquisa anterior do autor, Paredes (2006), em que se considerava a solução viscosa em regime laminar para fluidos incompressíveis internos, assim como escoamento com superfície livre. Caminhou-se, desde então, para a inclusão de turbulência no modelo, o que o torna mais próximo das aplicações em Engenharia Naval, como por exemplo, a determinação da resistência viscosa ao avanço. Utiliza-se aqui a técnica RANS e, para a modelagem dos esforços de Reynolds, utiliza-se o modelo de Baldwin-Lomax (1978), devido à boa aderência demonstrada nos resultados apresentados por diversos autores e a sua simplicidade de programação. Faz-se uso do artifício \"compressibilidade artificial\" proposto por Chorin (1967) e, uma vez observadas às condições de contorno, a integração numérica destas equações no contínuo fluido é feita pelo método de volumes finitos (Finite Volume Method - FVM) em uma malha com células triangulares. Obtêm-se resultados numéricos para os casos do escoamento ao redor de placa plana, nos regimes laminar, e ao redor de um cilindro circular, por meio de um software desenvolvido especificamente para resolução dos casos considerados. No caso da placa, plana os resultados são comparados com dados analíticos, mostrando uma boa aderência.Identifica-se a sensibilidade dos resultados quanto ao refinamento da malha, à geometria utilizada, e ao parâmetro de compressibilidade artificial. No caso do cilindro circular, os resultados são comparados com dados experimentais e numéricos obtidos por meio de outras técnicas, disponíveis na literatura, mostrando um bom comportamento para baixos números Reynolds, evidenciando-se boas perspectivas na utilização deste método em casos mais complexos, como o de análise do balanço do navio.