Estudo numérico da transição laminar-turbulenta de um jato planar binário - Chiumento, Vinícius Hagemeyer (2019)
A eficiência de motores a combustão está diretamente relacionada a mistura dos reagentes. O que é muito desejado em todos os sistemas, inclusive em sistemas aeroespaciais onde a combustão ocorre de forma contínua como nos motores a jato, motores de foguete, ramjet e scramjet. No caso do scramjet a combustão ocorre em regime supersônico e conhecer como os dois fluidos se misturam na câmera de combustão é muito importante pois o tempo de residência na câmera é muito reduzido, aumentando a importância de uma mistura homogênea para a eficiência da combustão. Em determinados casos pequenas pertubações em um jato vão se amplificar podendo ocasionar a transição do escoamento laminar para turbulento. O que é desejado visto que escoamentos turbulentos são caracterizados pela grande capacidade de mistura. No presente trabalho estudamos a estabilidade de jatos coaxiais composto por dois fluídos com pequenas pertubações na base para escoamentos supersônicos para casos bidimensionais e tridimensionais. O escoamento foi investigado utilizando simulação numérica e a teoria de estabilidade linear, os resultados de ambos os métodos foram comparados, casos com pertubações bidimencionais e tridimencionais foram analizados. As simulações numéricas foram realizadas utilizando diferenças finitas de alta ordem de precisão para a discretização espacial. A integração temporal foi feita utilizando o método de Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados de ambos os métodos mostraram uma boa concordância.