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Utilização de um modelo de rugosidade para simular efeitos de camada limite turbulenta no escoamento ao redor de corpos rombudos e esbeltos submetidos à condição de efeito solo

Processo: 22/03630-4
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2022
Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2025
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Pesquisador responsável:Alex Mendonça Bimbato
Beneficiário:Alex Mendonça Bimbato
Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
Pesquisadores associados:José Antônio Perrella Balestieri ; Luiz Antonio Alcântara Pereira
Assunto(s):Mecânica dos fluidos  Interação fluido-estrutura  Transição da camada limite  Corpos rombudos e esbeltos  Desprendimento de vórtices  Rugosidade  Sistemas lagrangianos  Simulação numérica 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Aerodinâmica de corpos rombudos e esbeltos | Desprendimento de vórtices | Efeito Solo | métodos Lagrangianos | Modelo de rugosidade | Separação de camada limite | Mecânica dos Fluidos

Resumo

Muitos dos mecanismos físicos presentes em situações verificadas na natureza, bem como em aplicações tecnológicas, advêm da interação fluido-estrutura. Os exemplos vão desde o nado de peixes até o funcionamento de uma turbina eólica. Destarte, um melhor entendimento dos detalhes da física que rege essa interação fluido-estrutura permite avanços na elucidação de questões cientificas que ainda estão em aberto e no desenvolvimento de novas aplicações de engenharia. O objetivo deste projeto é estudar os fenômenos relacionados à interação fluido-estrutura a partir do problema do escoamento de um fluido newtoniano que incide sobre corpos rugosos submetidos à situação de efeito solo. Do ponto de vista científico, o estudo deste problema permite a ampliação do entendimento dos detalhes da física presente nos fenômenos de separação da camada limite, de desprendimento de estruturas vorticosas e de transição para a turbulência. Do ponto de vista prático, esse entendimento se reflete no projeto de máquinas de maior eficiência; como exemplo, cita-se a possibilidade de extrair mais energia de um parque eólico a partir da otimização das pás das turbinas, bem como de compreender situações típicas de operação, como a influência que o acúmulo de partículas na superfície das pás tem no desempenho da máquina. Para cumprir o objetivo proposto, as análises serão feitas a partir de simulações numéricas utilizando o método de vórtices discretos, técnica numérica lagrangiana que consiste em discretizar a vorticidade presente no domínio fluido através de partículas e acompanhá-las durante todo o tempo de simulação. O método possui vantagens para o tipo de simulação proposta neste trabalho, como a dispensa de geração de malha para a discretização do domínio fluido, a fácil adaptação para a inclusão de simulações da turbulência do tipo LES e a possibilidade de concentrar esforços apenas nas regiões onde atividades importantes do escoamento acontecem, ou seja, onde a vorticidade se faz presente. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE MORAES, PAULO GUIMARAES; DE OLIVEIRA, MARCOS ANDRE; BIMBATO, ALEX MENDONCA; ALCANTARA PEREIRA, LUIZ ANTONIO. A Lagrangian Description of Buoyancy Effects on Aircraft Wake Vortices from Wing Tips near a Heated Ground Plane. ENERGIES, v. 15, n. 19, p. 23-pg., . (22/03630-4)