Estudo de escoamentos turbulentos em torno de corpos rombudos e esbeltos de superfície hidraulicamente lisa ou rugosa utilizando o método de vórtices discretos

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dc.contributor.advisorBimbato, Alex Mendonça [UNESP]
dc.contributor.authorCarvalho, Fabio Eduardo Ferraz de
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.date.accessioned2023-06-05T19:00:24Z
dc.date.available2023-06-05T19:00:24Z
dc.date.issued2023-03-06
dc.description.abstractDiversos fenômenos na natureza e inúmeras aplicações tecnológicas estão baseados na interação fluido-estrutura, a qual ocorre quando o escoamento de um fluido incide sobre um corpo sólido. Um melhor entendimento da física que rege a interação fluido-estrutura permite avanços na elucidação de questões cientificas que ainda estão em aberto e no desenvolvimento de novas aplicações de engenharia. O objetivo deste trabalho é o de estudar os fenômenos relacionados à interação fluido-estrutura a partir do problema do escoamento não permanente, bidimensional, incompressível, de um fluido newtoniano com propriedades constantes, que incide sobre um perfil NACA 0012 de superfície lisa ou rugosa, submetido a diversos ângulos de ataque. As análises são conduzidas a partir de simulações numéricas que utilizam o Método de Vórtices Discretos (MVD). O MVD aproxima o campo de vorticidade através de vórtices discretos de Lamb, os quais são distribuídos nas vizinhanças de fronteiras sólidas para garantir a condição de contorno de não deslizamento, necessária ao modelo viscoso Newtoniano. Os vórtices discretos de Lamb são acompanhados durante todo o tempo da simulação numérica, o que caracteriza uma descrição lagrangiana do problema. O método é adaptado para a inclusão dos efeitos de turbulência e de rugosidade superficial do corpo. Verifica-se a capacidade do código adaptado em reproduzir os fenômenos observados em situações experimentais, como a oscilação periódica das cargas fluidodinâmicas no escoamento ao redor do cilindro e o fenômeno de estol no escoamento ao redor do aerofólio. Nas simulações envolvendo efeitos de rugosidade superficial, o código computacional desenvolvido é capaz de simular a crise do arrasto, típica dos escoamentos ao redor do cilindro a altos valores de número de Reynolds, e o atraso no fenômeno de estol, que ocorre em aerofólios. Verifica-se, também, a proximidade dos valores médios dos coeficientes de arrasto e de sustentação obtidos numericamente, com os resultados experimentais disponíveis na literatura.pt
dc.description.abstractSeveral phenomena in nature and countless technological applications are based on the fluid-structure interaction, which occurs when a fluid flow interacts with a solid body. A better understanding of the physics that governs the fluid-structure interaction allows advances in the elucidation of scientific questions that are still open and in the development of new engineering applications. The objective of this work is to study the phenomena related to the fluid-structure interaction by studying the problem of the non-permanent, twodimensional, incompressible flow of a Newtonian fluid with constant properties, which interacts with a NACA 0012 profile with a smooth or rough surface, subjected to different angles of attack. The analyzes are conducted from numerical simulations using the Discrete Vortex Method (DVM). The DVM approximates the vorticity field through discrete Lamb vortices, which are distributed in the vicinity of solid boundaries to guarantee the non-slip boundary condition, necessary for the viscous Newtonian model. Lamb's discrete vortices are followed throughout the numerical simulation, which characterizes a Lagrangian description of the problem. The method is adapted to include the effects of turbulence and body surface roughness. The ability of the adapted code to reproduce the phenomena observed in experimental situations, such as the periodic oscillation of fluid dynamic loads in the flow around the cylinder and the stall phenomenon in the flow around the airfoil, is verified. In simulations involving surface roughness effects, the developed computational code is capable of simulating a drag crisis, typical of flows around the cylinder at high Reynolds number values, and the delay in the stall phenomenon, which occurs in airfoils. It is also verified the proximity of the average values of the drag and lift coefficients obtained numerically, with the experimental results available in the literature.en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdCAPES-001
dc.description.sponsorshipIdFAPESP 2022/03630-4
dc.identifier.capes33004080027P6
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11449/243937
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.rights.accessRightsAcesso aberto
dc.subjectCorpos Esbeltospt
dc.subjectAerodinâmicapt
dc.subjectRugosidade superficialpt
dc.subjectEstolpt
dc.subjectMétodo de Vórtices Discretospt
dc.subjectMétodo de Painéispt
dc.subjectSlender bodiesen
dc.subjectAerodynamicsen
dc.subjectSurface roughnessen
dc.subjectStallen
dc.subjectDiscrete vortex methoden
dc.subjectPanel methoden
dc.subjectEscoamento instável (Aerodinâmica)pt
dc.subjectMétodos de simulaçãopt
dc.titleEstudo de escoamentos turbulentos em torno de corpos rombudos e esbeltos de superfície hidraulicamente lisa ou rugosa utilizando o método de vórtices discretospt
dc.title.alternativeStudy of turbulent flows around bluff and slender bodies with hydraulically smooth or rough surfaces using the discrete vortex methoden
dc.typeDissertação de mestrado
unesp.campusUniversidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Engenharia, Guaratinguetápt
unesp.embargoOnlinept
unesp.examinationboard.typeBanca públicapt
unesp.graduateProgramEngenharia Mecânica - FEGpt
unesp.knowledgeAreaTransmissão e conversão de energiapt
unesp.researchAreaNão Constapt

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