Análise computacional de casos característicos de câmaras de combustão empregando simulação de escalas adaptativas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Bovolato, Luiz Otávio de Carvalho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Backward-facing step; Escoamento sobre degrau; Escoamento turbilhonado; Large-eddy simulation; Navier-stokes com média de Reynolds; Reynolds averaged Navier-Stokes; Scale-adaptive simulation; Simulação de escalas adaptativas; Simulação de grandes escalas; Swirl flows
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-23122018-163831/

O projeto de pesquisa propôs avaliar a metodologia de Simulação de Escalas Adaptativas (SAS) para descrever escoamentos turbulentos e não-reativos utilizando estudos de casos característicos, amplamente documentados, os quais possuem comportamentos do escoamento distintos presentes em diferentes regiões de uma câmara de combustão. O primeiro estudo de caso foi a análise do escoamento sobre um degrau, em que foi avaliada a capacidade do modelo Simulação de Escalas Adaptativas, frente aos modelos de Navier-Stokes com Média de Reynolds (RANS) e Simulação de Grandes Escalas (LES) e aos dados experimentais, em prever a distribuição de pressão, ponto de recolamento e de perfis de velocidade ao longo do domínio após a separação. Pode-se notar que o modelo SAS apresentou resultados praticamente idênticos aos resultados obtidos pelo modelo RANS com relação à distribuição de pressão e a posição ponto de recolamento. Porém, os perfis de velocidade apresentaram algumas discrepâncias com relação aos perfis de velocidade dos modelos RANS e LES e dos resultados experimentais. Um segundo estudo de caso foi a análise do escoamento através de um turbilhonador, em que a capacidade do modelo SAS foi avaliada, comparando seus resultados com os resultados do modelo de Navier-Stokes Não-Estacionárias com Média de Reynolds (URANS) e com os dados experimentais, em prever perfis de velocidade em regiões de recirculação presentes neste estudo de caso. Pode-se observar que ambos os modelos conseguiram prever as principais estruturas de recirculação do escoamento, porém, os perfis de velocidade apresentaram significativas discrepâncias com relação aos dados experimentais. Em seguida, foram feitas comparações entre os modelos SAS e URANS com relação à previsão da precessão central de vórtice e de estruturas de vórtices, das quais foi observado que o modelo SAS apresenta uma maior capacidade para prever estas estruturas em relação ao modelo URANS.