Publicação: Estudo numérico de bolhas de separação laminar em um canal convergente-divergente
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Data
2022-07-07
Autores
Orientador
Gennaro, Elmer Mateus 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Engenharia Aeronáutica - CESJBV
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O objetivo principal desse Trabalho de Conclusão de Curso foi o estudo dos efeitos da intensidade
turbulenta em bolhas de separação geradas em um canal convergente-divergente. Para o estudo de tais
efeitos, foi realizada a análise de diferentes modelos de turbulência, escolhendo o modelo k-ω SST para
realização das simulações. As simulações numéricas bidimensionais, foram realizadas no software
ANSYS Fluent, de modo que a etapa de pós-processamento dos resultados obtidos foi realizada em
MATLAB. Assim, como condição de contorno na entrada do canal convergente-divergente, utilizou-se
o perfil de velocidade na saída da placa plana, realizando ainda um estudo de convergência de malha de
modo a escolher a malha mais adequada. Assim, um dos resultados desse trabalho foi a identificação
da bolha de separação, dos pontos de separação e recolamento da camada limite e do comprimento da
bolha, a partir de propriedades do escoamento como coeficiente de atrito, Cf , coeficiente de pressão,
Cp, derivada da velocidade na direção x na posição y e a vorticidade. Concomitantemente, estudou-se
os efeitos da variação de determinados parâmetros, como a velocidade na entrada do canal, o ângulo de
divergência e a intensidade turbulenta, na bolha de separação. Assim, fixou-se o ângulo de divergência
em 4° e variou-se a velocidade, variando em seguida a intensidade turbulenta para um valor fixo de
velocidade e por fim, variou-se o ângulo de divergência para uma velocidade de 0,15 m/s. Desta forma,
observou-se que o aumento da velocidade de entrada do canal, da intensidade turbulenta e do ângulo
de divergência ocasionam a redução do comprimento da bolha. Ademais, plotou-se os contornos
e streamlines, além dos perfis de velocidade em uma posição x fixa para diferentes velocidades e
intensidades turbulentas, notando que o aumento desses parâmetros causa uma redução no escoamento
reverso.
Resumo (inglês)
The main objective of this Course Conclusion Work was the study of the effects of turbulence in
separation bubbles generated in a convergent-divergent channel, for the study of such effects, the
analysis of different turbulence models was performed, choosing the k-ω SST model to carry out
the simulations. The two-dimensional numerical simulations were performed in the ANSYS Fluent
software, so that the post-processing step of the results obtained was carried out in MATLAB. Thus, as
a boundary condition at the entrance of the convergent-divergent channel, we used the velocity profile
at the exit of the flat plate, also carrying out a study of mesh covergence in order to choose the most
suitable mesh. Thus, one of the results of this work was the identification of the separation bubble, the
boundary layer separation and reattachment points, and the length of the bubble, from flow properties
such as friction coefficient, Cf , pressure coefficient, Cp, derivative of the velocity in the x direction at
the y position and the vorticity. At the same time, we studied the effects of varying certain parameters,
such as the velocity at the channel entrance, the angle of divergence and turbulent intensity, in the
separation bubble, thus, the divergence angle was fixed at 4° and the velocity was varied, then the
turbulent intensity was varied for a fixed value of speed and finally, the divergence angle was varied to
a speed of 0.15 m/s. This way, it was observed that the increase in channel inlet velocity, turbulent
intensity and angle of divergence cause the bubble length to be reduced. In addition, the contours and
streamlines were plotted, in addition to velocity profiles at a fixed x position for different velocities and
turbulent intensities, noting that the increase in these parameters causes a reduction in the flow reverse.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
