AnÃlise numÃrica do escoamento turbulento em geometrias complexas usando modelos nÃo lineares e uma formulaÃÃo implÃcita.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2001

RESUMO

Neste trabalho à apresentada uma anÃlise numÃrica para prediÃÃo de escoamentos turbulentos incompressÃveis em geometrias complexas. Modelos de turbulÃncia k - e nÃo lineares que representam um avanÃo sobre modelos de viscosidade turbulenta clÃssicos (linear), foram empregados em um sistema de coordenadas generalizadas na soluÃÃo de diversos tipos de escoamentos bidimensionais e com recirculaÃÃo. O mÃtodo numÃrico utilizado para a discretizaÃÃo das equaÃÃes foi o mÃtodo de volumes finitos com arranjo co-localizado. O algoritmo SIMPLE foi usado para relaxaÃÃo do sistema de equaÃÃes algÃbricas obtido. A resoluÃÃo do sistema linear de equaÃÃes resultante foi feita atravÃs do mÃtodo SIP. A funÃÃo de parede clÃssica e um modelo de Baixo Reynolds foram utilizados para descrever o escoamento prÃximo à parede. Aqui foi proposto um tratamento numÃrico inovador para os termos difusivos nÃo lineares das equaÃÃes de momentum a fim de se evitar dificuldades de convergÃncia em alguns casos especÃficos. O tratamento consiste em dividir os fluxos difusivos nÃo lineares em um termo implÃcito, na matriz dos coeficientes e outro explÃcito agrupando ao termo fonte. Na literatura, nÃo hà informaÃÃo especÃfica sobre o tratamento numÃrico destes termos nÃo lineares. Resultados para escoamentos turbulentos bidimensionais foram obtidos usando um total de quatro diferentes modelos. As formas linear e nÃo linear do modelo k - e usando as abordagens de Alto e Baixo Reynolds foram empregadas. Assim, as formulaÃÃes de Alto Reynolds foram designadas respectivamente por L_HRN e NL_HRN, e os mesmos modelos aplicando a formulaÃÃo Baixo Reynolds foram chamados de L_LRN e NL_LRN. De uma forma geral, o modelo nÃo linear usando a abordagem Baixo Reynolds, NL_LRN, apresentou melhor desempenho que os demais. TambÃm foi analisado o desempenho dos modelos nÃo lineares (NL_HRN e NL_LRN) na prediÃÃo de escoamento secundÃrio que ocorre em dutos de seÃÃo nÃo circular. Nestes casos, modelos isotrÃpicos sÃo incapazes de descrever o escoamento secundÃrio em tais canais.

ASSUNTO(S)

modelos matemÃticos anÃlise numÃrica escoamento incompressÃvel turbulÃncia escoamento turbulento nÃo-linearidade escoamento bidimensional

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