Desenvolvimento de modelos RANS para geometrias complexas em escoamentos turbulentos com fluidos viscoelásticos

• Processo: 13/01521-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2015
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Pedro Miguel Rebelo Resende
• Beneficiário: Pedro Miguel Rebelo Resende
• Instituição Sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Fernando Manuel Coutinho Tavares de Pinho ; Paulo Jorge dos Santos Pimentel de Oliveira
• Assunto(s): Fluidos complexos Viscosidade Fluxo turbulento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fene-P | Fluidos Viscoelásticos | Geometrias complexas | Modelos turbulência RANS | Modelação de fluidos complexos

Resumo

O fenômeno redução de arrasto foi descoberto por Tom em 1949, consequentemente foi também observado a redução substancial da transferência de calor, permitindo a redução significativa dos custos no transporte térmico em escoamentos. Os fluidos viscoelásticos estão presentes em muitos processos industriais e em escoamentos sobre condições turbulentas. A vantagem da utilização de fluidos viscoelásticos em escoamentos turbulentos pode ser observada no transporte de fluidos a longas distâncias e no aquecimento e refrigeração de sistemas, devido à sua redução do arrasto. Por isso é necessário desenvolver modelos de turbulência que possam ser utilizados em projetos de engenharia. Atualmente, 2012, existem alguns modelos que são capazes de simular com precisão quantidades relevantes, como por exemplo, Resende et al. [1-5], mas estes modelos apenas foram testados em geometrias simples, escoamentos turbulentos em placas paralelas e em dutos. Nesse sentido na primeira parte deste projeto pretende-se expandir este tipo de modelos turbulentos à geometrias mais complexas, em escoamentos turbulentos com recirculação usando fluidos viscoelásticos com diferentes graus de redução de arrasto. Esta parte consiste em 3 fases distintas: (1) desenvolvimento e implementação de modelos turbulentos viscoelásticos do tipo k-[ e k-É, que se baseiam na teoria cinética molecular do modelo reológico FENE-P, em um programa 3D já existente; (2) simulação de fluidos viscoelásticos em escoamentos turbulentos com recirculação; e (3) análise do efeito elástico no comportamento dinâmico dos fluidos viscoelásticos com diferentes graus de redução de arrasto em fluidos viscoelásticos em escoamentos turbulentos. Apesar dos avanços em simulação numérica da dinâmica do escoamento turbulento com fluidos viscoelásticos, estes tipo de modelos ainda não foram testados para prever o comportamento viscoelástico em geometrias complexas, e que são necessários para projetar sistemas térmicos. Por essa razão, na segunda parte deste projeto pretende-se verificar e quantificar os desvios dos modelos comparando-os com dados experimentais. As equações governativas usadas para prever o campo de velocidades são baseadas em modelos turbulentos viscoelásticos que recorrem à média da equação de Navier-Stokes (RANS) com a decomposição de Reynolds, desenvolvidas anteriormente por Resende et al. [1-5]. (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)

RESENDE, P. R.; AFONSO, A. M.; CRUZ, D. O.. An improved k-epsilon turbulence model for FENE-P fluids capable to reach high drag reduction regime. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND FLUID FLOW, v. 73, p. 30-41, OCT 2018. (13/01521-4)