Estudo do comportamento fluidodinâmico de dois cilindros circulares estacionários in tandem submetidos a um escoamento subcrítico

Abstract

O presente trabalho aborda o estudo do escoamento bidimensional e incompressível, de um fluido newtoniano de propriedades constantes, que incide sobre dois cilindros no arranjo in tandem através de uma abordagem lagrangiana conhecida como Método de Vórtices Discretos. As análises são feitas para um número de Reynolds de 1,0x105. Para discretizar as fronteiras sólidas é utilizado o Método de Painéis, técnica numérica utilizada na indústria aeronáutica e que, no caso deste trabalho, consiste em representar as fronteiras sólidas através de painéis planos, sobre os quais são distribuídas singularidades do tipo fonte com densidade constante para satisfazer a condição de impenetrabilidade sobre as superfícies sólidas. A condição de contorno de não deslizamento é satisfeita distribuindo-se partículas de vorticidade, os chamados vórtices discretos, sobre cada painel plano utilizado para discretizar os corpos; a seguir, tais vórtices discretos são acompanhados individualmente durante toda a simulação numérica para representar a dinâmica do campo de vorticidades do escoamento. Os resultados obtidos mostraram-se satisfatórios, mas evidenciaram a necessidade de novas análises com parâmetros numéricos mais refinados.

This work addresses the study of a two-dimensional, incompressible flow of a Newtonian fluid with constant properties, impinging on two cylinders in a tandem arrangement through a lagrangian approach known as the Discrete Vortex Method. The analyses are conducted for a Reynolds number of 1,0x10⁵. The solid boundaries are discretized using the Panel Method, a numerical technique used in the aeronautical industry. In the context of this work, this method consists of representing the solid boundaries through flat panels, over which source singularities with constant density are distributed to satisfy the impenetrability condition on the solid surfaces. The no-slip boundary condition is satisfied by distributing vorticity particles, the so-called discrete vortices, over each flat panel used to discretize the bodies. Subsequently, these discrete vortices are individually tracked throughout the numerical simulation to represent the dynamics of the flow's vorticity field. The results obtained proved satisfactory but highlighted the need for further analyses with more refined numerical parameters.