Simulação numérica do escoamento ao redor de um corpo de forma arbitrária, estacionado nas imediações de uma superfície plana, com o emprego do método de vórtices

• Ano de defesa: 2002
• Autor(a) principal: RICCI, José Eugênio Rios
• Orientador(a): HIRATA, Miguel Hiroo
• 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: Método de vórtices; Efeito solo; Cargas aerodinâmicas
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3519

Este trabalho têm como objetivo analisar o escoamento, não permanente, de um fluido newtoniano em torno de um corpo de forma arbitrária, disposto nas proximidades de uma superfície plana. Este problema mais simples pode ser associado a uma primeira etapa da solução do escoamento global desenvolvido no interior das Máquinas de Fluxo, onde um rotor se desloca em relação à carcaça (voluta). O movimento do rotor dentro da voluta pode ser, em primeira instância, interpretado como o movimento de um aerofólio nas proximidades de uma superfície sólida. Neste trabalho, utiliza-se uma nova metodologia, que emprega o Método de Vórtices, para a análise do problema. Esta metodologia considera os efeitos da viscosidade e, como conseqüência, a dinâmica da vorticidade gerada na superfície do aerofólio e do solo, tornando possível a análise da intensa interação presente na esteira assim formada. A superfície do aerofólio é simulada por painéis planos sobre os quais se distribui vorticidade de densidade constante. Para viabilizar o tratamento numérico, a vorticidade, gerada nas vizinhanças do aerofólio e do solo, é discretizada com a utilização de vórtices de Lamb; este vórtice possui um núcleo, de raio σo, no interior do qual a vorticidade é distribuída segundo uma distribuição gaussiana . Um esquema puramente lagrangiano é adotado para simular a convecção destes vórtices. O processo de difusão é simulado usando o Método de Difusão Randômica. Os resultados das simulações numéricas permitem a identificação e análise dos mecanismos presentes, tal como o efeito cinemático, associado à aceleração do fluido em função da restrição ao escoamento e que atua no sentido de diminuir a sustentação, como também o efeito associado ao deslocamento do ponto de estagnação e que atua no sentido de aumentar a sustentação. O “efeito solo” resultante se dá no sentido do efeito predominante. As cargas aerodinâmicas são calculadas e comparadas com dados disponíveis na literatura.