Estudo de um modelo de viscosidade turbulenta não linear acoplado a um modelo de transição laminar-turbulento

Resumo

A presente proposta de doutorado tem o objetivo de desenvolver um modelo de transição laminar-turbulento mais avançado para melhorar as simulações de escoamentos turbulentos que apresentam o fenômeno de transição laminar-turbulento. Este processo de transição é muito importante no desenvolvimento de projetos aerodinâmicos em aplicações aeronáuticas, tais como escoamentos sobre uma asa, sobre perfis com superfícies de alta sustentação, naceles, estabilizadores horizontal e vertical, entre outros. A otimização desses componentes depende muito de uma investigação precisa do processo de transição laminar-turbulento do escoamento sobre essas geometrias. Com um estudo adequado, é possível obter um escoamento laminar ao longo de partes significativas das superfícies destes componentes, resultando em um melhor desempenho aerodinâmico. Para a proposta de pesquisa aqui apresentada, na expectativa de obter um modelo de transição laminar-turbulento mais avançado, inicialmente se investigará o efeito da anisotropia do tensor de Reynolds em simulações de escoamentos completamente turbulentos. Para isso, será realizado um estudo de modelos de turbulência não lineares, uma vez que tais modelos são capazes de lidar com efeitos de anisotropia presentes em determinados escoamentos. Em seguida, um desses modelos não lineares será acoplado ao modelo de transição laminar-turbulento ³-Re¸. Originalmente, o modelo ³-Re¸ foi acoplado a um modelo de turbulência linear, denominado SST. O que se espera com a presente proposta de pesquisa, acoplando o modelo ³-Re¸ a um modelo de turbulência não linear, é obter um modelo de transição que seja capaz de lidar com fenômenos físicos mais complexos. A validação desse modelo irá incluir simulações de escoamentos sobre configurações realísticas de interesse da indústria aeronáutica. Correlações que considerem instabilidades de "crossflow" também serão incluídas no novo modelo de transição obtido através da presente pesquisa. As contribuições deste projeto serão implementadas no código computacional que está em constante desenvolvimento e aprimoramento pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Aerodinâmica Computacional do DCTA/IAE. Os resultados obtidos serão confrontados com dados experimentais e numéricos, conforme a literatura já consolidada pela comunidade científica da área. (AU)