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Título: Estudos de escoamentos turbulentos completamente desenvolvidos em canais via simulação numérica direta processada em um simulador comercial
Autor(es): Azeredo, Marcelo Almeida
Orientador: Ramos, Rogério
Data do documento: 30-Mar-2017
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O estudo do escoamento turbulento é de fundamental importância, pois tal fenômeno está presente em uma grande variedade de processos da engenharia, como transporte de fluido por dutos, medição de vazão, combustão, entre outros. Diante disso, realizou-se um estudo do escoamento turbulento completamente desenvolvido (onde 𝑅𝑒𝜏 = 180 - número de Reynolds baseado na velocidade de fricção) em canais. Considerando um fluido newtoniano, incompressível e em condição isotérmica. A análise foi realizada por meio da técnica de Simulação Numérica Direta (em inglês, Direct Numerical Simulation - DNS) aplicada através do simulador comercial ANSYS Fluent que é baseado no Método de Volumes Finitos. Avaliou-se diferentes tipos de geometrias, malhas, condições de contorno e campos iniciais de velocidade e pressão para o problema. A partir dos resultados obtidos nas simulações foram calculadas estatísticas da turbulência, como a velocidade média e intensidade turbulenta do escoamento. A fim de avaliar a capacidade do software no desenvolvimento desse tipo de simulação, os resultados foram comparados com dados consolidados de outra DNS. Além disso, uma breve comparação da DNS com o modelo de turbulência k-Ꜫ é apresentada. Os resultados reproduzem características do fenômeno estudado, como aleatoriedade das componentes da velocidade e simetria dos perfis de velocidade média e intensidade turbulenta. O estudo valida a utilização de Simulação Numérica Direta a partir do software ANSYS Fluent, considerando os desvios em relação às referências adotadas. Palavras-chave: Simulação Numérica Direta. DNS. Turbulência. Dinâmica dos fluidos computacional
Turbulent flow is an importantresearch fieldin fluid dynamics, once the phenomenonis present in vast majority of engineering processes, such as fluid transport by pipeline, flow measurement, combustion, etc. A fully developed turbulentchannelflow study (at 𝑅𝑒𝜏=180-Reynolds number based on the friction velocity) was performed. This dissertationinvestigates a Newtonianandincompressible fluid in isothermal condition. The analysis was conducted byusing the Direct Numerical Simulation (DNS) technique applied through acommercial softwarebased on the Finite Volume Method. Different types of geometries, meshes, boundary conditions and initialfields of velocity and pressure are present.Turbulence statistics were calculatedwith DNS data, such as mean velocity and turbulent flow intensity. In order to evaluate the applicability of the software to develop this type of simulation, the results were compared with consolidated data from anotherDNS. Moreover, acomparison between DNS and the k-Ꜫturbulence model is briefly presented. Results reproduce characteristics of the phenomena studied, such as randomness of the components of velocity and symmetry of velocity mean and turbulent intensity profiles.The study validates the software's ability to develop DNS, considering the deviations from the references adopted
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9750
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