Publicação: Simulação de grandes escalas de jatos periódicos temporais utilizando a metodologia psedo-espectral de Fourier
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
A turbulência nos fluídos é um dos problemas mais desafiadores da atualidade, em especial no
que se refere às aplicações industriais que envolvem processos de mistura de componentes,
transferência de calor, lubrificação e degelo, injeção de combustível em câmaras de
combustão, sistemas de propulsão de aviões e aeronaves. Diante de considerável interesse, no
presente trabalho objetivou-se a análise da transição a turbulência de jatos em
desenvolvimento temporal a números de Reynolds moderados utilizando a metodologia LES.
Primeiramente desenvolveu-se um código computacional ESPC3D, com alta ordem de
resolução para simulação de escoamentos do tipo jatos em desenvolvimento temporal em
transição e/ou turbulentos. O código foi desenvolvido no Laboratório de Transferência de
Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos (LTCM). Resultados consistentes foram obtidos do
ponto de vista da análise física utilizando o código ESPC3D, com o qual realizou-se
simulações de grandes escalas empregando o método pseudo-espectral de Fourier. Os
resultados das simulações permitem verificar a transição a turbulência bem como suas
estruturas típicas. Foi possível também verificar a influência da modelagem da turbulência
utilizando a metodologia LES, bem como a influencia do número de Reynolds para o modelo
de turbulência estudado. Os espectros de energia cinética turbulenta permitiram verificar a
proximidade da região inercial do jato à inclinação de -5/3 e a região de decaimento do jato.
Abstract
The turbulence in fluids is one of the most challenging problems in actuality, especially in
industrial applications, like mixtures processes, heat transfer, lubrication, combustion, or
propulsion systems in airplanes In front of such interest, in the present work, the objective is
the analysis of the transition of turbulence of temporal jets at moderate Reynolds numbers
using the LES (Large Eddy Simulation) methodology. A high order resolution computational
code, based on Fourier pseudo-spectral method, called ESPC3D, was developed in the present
work for simulating the development of temporal jets in transition and/or turbulent state. Such
code was developed in the Laboratory of Heat and Mass Transfer and Fluid Dynamics
(LTCM) of Federal University of Uberlândia. Consistent results were obtained from the point
of view of physical analysis, using the developed code. The simulations performed allowed to
verify the transition to turbulence as well as the coherent structures that characterizes it. In
addition, the influence of the LES methodology and the Reynolds number influence in such
flows could be verified. The proximity of the inertial region to the inclination of -5/3, from
Kolmogorov Theory, and the decay region were verified in the energy spectra.
Palavras-chave
Jatos circulares, Simulação de grandes escalas, Método pseudo-espectral, Circular jets, Large eddy simulation, Pseudo-spectral method, Mecânica dos fluidos, Turbulência
Citação
MOREIRA, Leonardo de Queiroz. Large Eddy Simulation of Periodic Temporal Jets Using the Fourier Pseudo-Spectral Method. 2007. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.