AnÃlise do escoamento turbulento em meio poroso descontÃnuo.

AUTOR(ES)

Pedras, Marcos Heinzelmann Junqueiras

DATA DE PUBLICAÇÃO

2000

RESUMO

Este trabalho analisa a modelagem do fenÃmeno de turbulÃncia em meios porosos. Inicialmente, à apresentado o conceito da dupla decomposiÃÃo, o qual relaciona uma propriedade microscÃpica instantÃnea Ãs suas mÃdias volumÃtrica e temporal. Baseado no conceito de dupla decomposiÃÃo, no teorema da mÃdia volumÃtrica local e nas equaÃÃes de escoamento microscÃpicas, desenvolve-se as equaÃÃes macroscÃpicas do escoamento mÃdio no tempo, aplicÃveis a meios limpos, porosos ou hÃbridos. Mostra-se que a ordem de aplicaÃÃo da mÃdia volumÃtrica e temporal à irrelevante quanto ao resultado final se o meio poroso for indeformÃvel e saturado por um fluido monofÃsico. No processo de obtenÃÃo das equaÃÃes macroscÃpicas do escoamento mÃdio no tempo, surge o tensor de Reynolds macroscÃpico. A representaÃÃo deste termo adicional faz uso da idÃia da dupla decomposiÃÃo e dà origem ao modelo macroscÃpico de duas equaÃÃes proposto. Esta proposiÃÃo à baseada na mÃdia volumÃtrica das equaÃÃes microscÃpicas da energia cinÃtica turbulenta e de sua dissipaÃÃo, ambas definidas tambÃm à luz do conceito de dupla decomposiÃÃo. Deste processo de obtenÃÃo do modelo macroscÃpico de duas equaÃÃes, uma constante à introduzida na equaÃÃo da energia cinÃtica de turbulÃncia. O valor numÃrico desta constante foi obtido atravÃs de experimentaÃÃo numÃrica aplicada a um meio poroso formado por hastes cilÃndricas com arranjo espacialmente periÃdico. As equaÃÃes microscÃpicas do escoamento foram entÃo resolvidas para esta geometria, usando-se um sistema de coordenadas generalizadas e o modelo k-e de baixo Re. No modelo de baixo Re, nÃo hà a necessidade de emprego da funÃÃo de parede e a malha computacional se comprime prÃxima à superfÃcie sÃlida. As propriedades distribuÃdas foram integradas no domÃnio de cÃlculo e comparadas com o modelo macroscÃpico proposto. Desta comparaÃÃo, o valor da constante introduzida foi determinado. O modelo macroscÃpico de turbulÃncia, assim ajustado, foi usado para reproduzir dados encontrados na literatura. Algumas aplicaÃÃes do modelo macroscÃpico envolvendo meios de distintas porosidades sÃo apresentadas.

ASSUNTO(S)

escoamento turbulento materiais porosos anÃlise numÃrica mecÃnica dos fluidos

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