Investigação Numérica dos Efeitos de Compressibilidade em Camadas Limite Turbulentas

Resumo

A presente proposta descreve o plano de trabalho relacionado à bolsa de estágio de pesquisa no exterior (BEPE) do estudante Luiz A. C. A. Schiavo. O Sr. Schiavo é atualmente estudante de doutorado na Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, financiado através de uma bolsa FAPESP, processo número 2014/07623-6. O período de estágio de pesquisa no exterior (BEPE) será realizado no Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL, localizado em Livermore, CA, Estados Unidos. Durante o período mencionado, Luiz trabalhará sob a supervisão do Dr. Britton J. Olson que atualmente trabalha como Físico Computacional no LLNL. Dr. Olson possui ampla experiência nas áreas da dinâmica de fluidos computacional, turbulência, escoamentos compressíveis, métodos numéricos e esquemas de alta ordem. Todas essas áreas de pesquisa estão relacionadas com a presente proposta de pesquisa. O objetivo principal do presente trabalho é a investigação de camadas limite compressíveis e turbulentas, focando em uma análise detalhada dos efeitos de compressibilidade nas estatísticas do escoamento, utilizado uma combinação de método de fronteira imersa e esquemas compactos de alta ordem. Os efeitos de compressibilidade em camadas limite com curvatura na parede serão analisados de forma a investigar seus efeitos na anisotropia da turbulência e também nos mecanismos de produção, transporte e dissipação dos balanços de tensão de Reynolds e de energia cinética turbulenta. Um melhor entendimento dos mecanismos responsáveis pelos balanços de energia cinética turbulenta e tensão de Reynolds fornecem informações importantes para o desenvolvimento de modelos de turbulência mais acurados baseados nas equações de transporte de tensão de Reynolds. Além disso, no presente trabalho, novas técnicas numéricas serão utilizadas para realizar simulações de escoamentos turbulentos envolvendo camadas limite e ondas de choque. Métodos de captura de choque precisos, como a Localized Artificial Diffusivity, LAD, serão empregados com propriedades artificiais direcionais. A fim de investigar os efeitos de compressibilidade em camadas limite turbulentas, simulações 3-D serão realizadas. Estas simulações serão realizadas no LLNL sob a supervisão do Dr. Olson. Ressalta-se que o período de estágio no exterior já estava previsto no projeto de doutorado aprovado pela FAPESP (processo nº 2014/07623-6). Deve-se também mencionar que o Dr. Olson esteve na UNICAMP como pesquisador visitante em fevereiro de 2015 para iniciar uma colaboração com o grupo de pesquisa atual. Sua visita foi patrocinada pela American Physical Society (APS) e um aluno do grupo do Prof. Wolf concluiu com sucesso o estágio BEPE/mestrado em 2015 no LLNL. A presente proposta é de suma importância para a pesquisa de doutorado do Sr. Schiavo, atualmente financiada pela FAPESP, e também promoverá a colaboração entre a UNICAMP e o LLNL.