Estudo de efeitos de rugosidade superficial sobre escoamentos ao redor de dois corpos rombudos idênticos e alinhados in tandem utilizando o método de vórtices discretos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: MORÃES, Paulo Guimarães de
• Orientador(a): PEREIRA, Luiz Antonio Alcântara
• 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: Dois cilindros in tandem com modelo de rugosidade; Redução de arrasto; Intermitência; Comportamento destrutivo de esteira; OpenMP com Fortran; Método de vórtices discretos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2803

Este trabalho investiga numericamente o efeito de novos padrões de interferência sobre escoamentos com números de Reynolds no regime subcrítico, os quais se desenvolvem ao redor de dois cilindros circulares in tandem. Os novos padrões de interferência estão atrelados à inclusão de efeitos de rugosidade e, consequentemente, as interações esteira corpo e esteira-esteira impõem nova dinâmica de vorticidade para o problema. Em geral, os resultados numéricos indicam as potencialidades da abordagem numérica para capturar redução de força de arrasto associada com aumento da pressão de base, intermitência na geração de estruturas vorticosas e destruição de esteira, para certos padrões de interferência. A literatura é escassa de resultados de escoamentos ao redor de arranjos de cilindros com interferência de rugosidade, o que motivou este estudo. A análise dos principais resultados numéricos permite tirar conclusões importantes e, principalmente, propicia a evolução da ciência. Duas contribuições deste trabalho podem ser destacadas: (i) implementação de um algoritmo para a inclusão de efeitos de interferência de rugosidade, a partir de um método de vórtices puramente Lagrangeano com modelagem de turbulência do tipo LES implementado em um código caseiro; e (ii) aplicação de processamento paralelo usando OpenMP com Fortran para todos os casos de testes. Os resultados numéricos ratificam que o modelo de rugosidade é mais sensível para capturar fenômenos físicos do que somente a modelagem bidimensional de turbulência. No passado, a modelagem de turbulência propiciou o desenvolvimento do atual modelo de rugosidade, que, em essência, distribui pontos ao redor de um corpo para combinar geração de vórtices discretos e mudança instantânea do campo de vorticidades no interior da camada limite por injeção de quantidade de movimento.