Publicação: Simulação numérica de grandes escalas em cavidades tridimensionais com tampa deslizante utilizando modelagem dinâmica
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
No presente trabalho foi implementado um código computacional de segunda ordem no tempo e de
quarta ordem no espaço, com modelagem dinâmica da turbulência, apropriada para se analisar o
processo de transição de escoamentos. São apresentados resultados de simulações numéricas de
escoamentos em cavidades com tampa deslizante (liddriven
cavity) em configurações bi e
tridimensional. Todas as simulações foram realizadas com o código computacional desenvolvido no
contexto deste trabalho. Os resultados para a configuração bidimensional foram comparados com
resultados presentes na literatura e tiveram como objetivo fazer uma validação inicial do código e
definir os melhores parâmetros para as simulações na configuração tridimensional. Para esta
configuração foram realizadas simulações de escoamentos em cavidades cúbicas a números de
Reynolds iguais a 3.200, 10.000, 25.000, 50.000 e 100.000. Os resultados das simulações de
escoamentos a números de Reynols iguais a 3.200 e 10.000 foram comparados com resultados
presentes na literatura. Para número de Reynolds igual a 10.000, na configuração tridimensional,
foram realizadas simulações sem modelo de turbulência e com os modelos submalha de Smagorinsky
e modelo dinâmico de Germano. Esta simulação teve como objetivo avaliar o melhor modelo a ser
utilizado nas simulações de escoamentos a número de Reynolds mais elevados. Observouse
que a
simulação com o modelo de Germano foi a que proporcionou os melhores resultados quando
comparados com dados experimentais. As simulações de escoamentos a números de Reynolds
maiores que 10.000 foram analisadas sobre vários aspectos, sobretudo, com relação aos aspectos
topológicos. Foram encontradas fortes variações nos padrões de escoamento à medida que se
aumentou o número de Reynolds. Estas variações são descritas e analisadas em conjunto com perfis
e sinais temporais de velocidades.
Abstract
In the present work a numerical code of fourth order in space and third order in time, with dynamical
turbulence model was developed. This code was applied in order to study turbulence transition in liddriven
cavity flow in bi and threedimensional
configurations. The simulations had been carried out for
bi and threedimensional
configurations. The twodimensional
simulations were performed to be
compared with results presented in the literature in order to validate the developed code, as well as to
define the best parameters for the simulations in the threedimensional
configuration. The Reynolds
numbers was taken as 3,200, 10,000, 25,000, 50,000 and 100.000. The simulations of cubic liddriven
cavity flow with Reynolds numbers 3,200 and 10,000 were compared with results presented in the
literature. The twodimensional
simulation was performed without turbulence model and the threedimensional
simulations were performed with the Smagorinsky and Germano´s dynamic subgrid scale
models. The dynamic subgrid model was chosen inr order to simulate high Reynolds number flows. The
topological physical nature was analyzed and some important new physic characteristics were pointed
out.
Palavras-chave
Escoamentos turbulentos, Simulação de grandes escalas, Modelo dinâmico de Germano, Cavidades com tampas deslizantes, Turbulent flow, Largeeddy simulation, Germano´s dynamic models, Liddriven cavities, Mecânica dos fluidos, Turbulência
Citação
PINHO, Francisco Aurilo Azevedo. Largeeddy simulation in three dimentional liddriven
cavities using dynamic models. 2006. 143 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.