Simulação de grandes escalas de escoamentos turbulentos não isotérmicos utilizando o método de elementos finitos

• Ano de defesa: 2005
• Autor(a) principal: BRITO, Rogério Fernandes
• Orientador(a): MENON, Genésio José
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Transferência de calor; Convecção forçada; Convecção natural; Simulação de grandes escalas; Método de elementos finitos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2580

Neste trabalho é apresentado um estudo numérico do escoamento em transição à turbulência, para convecções forçada e natural, através da Simulação de Grandes Escalas (SGE), empregando o Método de Elementos Finitos (MEF), com o uso de malhas estruturadas e não estruturadas. Consideram-se os escoamentos incompressíveis, bidimensionais, com transferência de calor e nos regimes permanente e não permanente. A modelagem matemática do trabalho baseia-se nas equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia. Na análise, utiliza-se a formulação função corrente - vorticidade - temperatura. Adota-se o esquema de Galerkin, com funções de interpolações lineares, para elemento triangular de três nós. Para a abordagem da turbulência, emprega-se a metodologia de Simulação de Grandes Escalas, onde a modelagem sub-malha função estrutura de velocidade foi utilizada para a obtenção dos resultados. Comparações com resultados experimentais e numéricos de outros autores foram realizadas, verificando-se uma boa concordância, exceto para os resultados obtidos do número de Nusselt local no caso de convecção natural turbulenta em cavidade quadrada. São estudados três casos de convecção forçada turbulenta em canais formados por placas corrugadas, um caso de convecção forçada turbulenta num canal com depressão situada sobre a placa inferior e um caso de convecção natural turbulenta em cavidade quadrada. Os resultados mostraram-se muito influenciados pelo tipo de condições de contorno e pela resolução das malhas computacionais adotadas. São obtidos resultados para análise de escoamentos com elevados números de Reynolds, para convecção forçada, e elevados números de Rayleigh, para convecção natural. São obtidas as distribuições da função corrente, temperatura e velocidades, além dos números de Nusselt local, médio e global, em função dos parâmetros térmicos e geométricos.