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)

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., 2022-10-01. (22/03630-4)