Estudo numérico de pacotes de onda sobre placa plana com rugosidade

Resumo

A transição para turbulência e um fenômeno de grande importância na Mecânica dos Fluidos. Desde os experimentos de Reynolds, este tópico continua sendo um importante foco de pesquisa que ainda não é totalmente compreendido devido a complexidade dos fenomenos envolvidos e por depender de vários parâmetros. O escoamento turbulento e caracterizado por aumento do arrasto em relação ao laminar. Assim, em aplicações aeronauticas, quanto maior a região com escoamento turbulento, maior será o consumo de combustível e consequentemente, menor será sua carga paga. Dessa forma, conseguir entender melhor o fenomeno da transição significa prever com maior precisão o arrasto de uma aeronave e otimizar suas superfícies de forma a obter maior região laminar. Nesse sentido, este trabalho propãe estudar o mecanismo de transição natural que ocorre sobre superfícies reais. Para tanto, propõe-se utilizar um codigo DNS (do inglês, Direct Numerical Simulation) desenvolvido no grupo, para simular uma placa plana com rugosidade imersa num escoamento subsonico compressível sobre o qual se introduz uma perturbação na forma de pacotes de onda (do inglês, wave packets). A escolha de pacotes de ondas reside na busca de se aproximar da transição natural. Isso vem do fato de que os pacotes de onda são compostos por um número grande de modos de oscilação e nao apenas por dois ou três modos como feito na maior parte dos estudos de transição em camada limite. Além disso, existem estudos que mostram que a transição natural exibe pacotes de onda que levam a formação de spots turbulentos. (AU)