Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis / Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

A modelagem matemática de escoamentos turbulentos sobre geometrias complexas móveis possui uma extensa área de aplicações práticas e por isso ocupa lugar de destaque nas pesquisas recentes em engenharia. Uma linha proposta para o tratamento numérico deste tipo de problemas são os métodos de fronteira imersa. Esta metodologia, ainda em desenvolvimento, tem por base a separação do problema em dois domínios distintos, um domínio fixo euleriano utilizado para discretizar as equações do fluido e outro lagrangiano usado para representação da interface fluido-sólido. Como os domínios são geometricamente independentes, não existem restrições quanto à movimentação ou deformação de corpos imersos no escoamento. O presente trabalho apresenta uma extensão do Modelo Físico Virtual, uma metodologia de fronteira imersa desenvolvida no LTCM/UFU, para a simulação de escoamentos a altos números de Reynolds sobre geometrias móveis ou deformáveis. O modelo foi utilizado na simulação de escoamentos laminares sobre corpos deformáveis, aplicados a problemas de otimização de forma. Foram também simulados aerofólios NACA 0012 móveis imersos em escoamentos turbulentos. Um estudo comparativo de três diferentes metodologias de modelagem da turbulência em conjunto com o método de fronteira imersa foi também realizado. São apresentados resultados dos coeficientes de arrasto, de sustentação e de pressão, assim como o número de Strouhal e resultados qualitativos dos campos de visualização da dinâmica para cada escoamento estudado. Comparações foram feitas com resultados numéricos e experimentais disponíveis na literatura, e demonstraram uma boa coerência física.

ASSUNTO(S)

modelagem da turbulência mecânica dos fluidos immersed boundary methods moving boundaries modelo físico virtual otimização dinâmica dos fluidos turbulence modeling métodos de fronteira imersa fronteiras móveis engenharia mecanica turbulência virtual physical model optimization

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