Direct Numerical Simulation of flows over concave surfaces with heat transfer

• Grant number: 10/00495-1
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Doctorate
• Start date: July 01, 2010
• End date: June 30, 2014
• Field of knowledge: Engineering - Mechanical Engineering - Thermal Engineering
• Principal Investigator: Leandro Franco de Souza
• Grantee: Vinicius Malatesta
• Host Institution: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil

Abstract

Escoamentos sobre superfícies côncavas estão sujeitos a instabilidade centrífuga, dando origem a vórtices longitudinais, conhecidos como Vórtices de Görtler. Estes vórtices são responsáveis por gerar uma distorções fortes nos perfis de velocidade. Como os vórtices são contra-rotativos, duas regiões surgem entre os mesmos: uma região de upwash e uma região de downwash. Na região de upwash o fluido próximo à parede é jogado para longe da mesma. Na região de downwash acontece o contrário, o fluido que se desloca a uma velocidade maior é jogado em direção à parede. Os vórtices se amplificam inicialmente de forma linear e à jusante quando a amplitude dos mesmos já é elevada, na região não linear de desenvolvimento dos mesmos, há a formação de uma estrutura do tipo cogumelo com a distribuição da componente de velocidade na direção principal do escoamento. Esta nova distribuição de velocidade é tridimensional e difere em muito da camada limite similar à obtida com a solucão das equacoes de Blasius. Levando-se em consideração a camada limite térmica, já foi observado que, na média, há um aumento de transferência de calor na direção da parede. No presente trabalho deseja-se verificar numericamente a transferência de calor na presença de Vórtices de Görtler. Para tal será desenvolvido e implementado um código de simulação numérica direta espacial (DNS - do inglês Direct Numerical Simulation). Espera-se com os resultados deste trabalho poder quantificar a transferência de calor, assim como comprender e explicar melhor as físicas tanto do escoamento quanto da transferência de calor. Pretende-se também verificar o que ocorre na transferência de calor quando os vórtices estão na região de instabilidade secundária. Pretende-se ainda realizar o controle do escoamento através de sucção a fim de maximizar a transferência de calor.

Scientific publications

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MALATESTA, V.; SOUZA, L. F.; LIU, J. T. C.. INFLUENCE OF GOERTLER VORTICES SPANWISE WAVELENGTH ON HEAT TRANSFER RATES. COMPUTATIONAL THERMAL SCIENCES, v. 5, n. 5, p. 12-pg., 2013-01-01. (10/00495-1)

MALATESTA, VINICIUS; ROGENSKI, JOSUEL KRUPPA; DE SOUZA, LEANDRO FRANCO. Heat transfer enhancement via Gortler flow with spatial numerical simulation. INTERNATIONAL JOURNAL OF NUMERICAL METHODS FOR HEAT & FLUID FLOW, v. 27, n. 1, p. 189-209, 2017. (10/00495-1, 11/08010-0)

Academic Publications

(References retrieved automatically from State of São Paulo Research Institutions)

MALATESTA, Vinicius. Direct numerical simulation of flows over convave surfaces with heat transfer. 2014. Doctoral Thesis - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/SB) São Carlos.