Análise do efeito da modulação longitudinal em ondas Tollmien-Schlichting em uma camada limite compressível

• Processo: 16/09521-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2016
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
• Pesquisador responsável: Marcello Augusto Faraco de Medeiros
• Beneficiário: Théodore Meynard-Piganeau
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Instabilidade hidrodinâmica Camada limite Ondas Tollmien-Schlichting Relatos de casos Estudos longitudinais Análise de Fourier Simulação numérica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: camada limite | Instabilidade hidrodinâmica | Tollmien-Schlichting | instabilidade hidrodinâmica sobre a camada limite

Resumo

O objetivo deste projeto de iniciação cientifica é estudar o fenômeno de transição devido ao efeito da modulação longitudinal de uma perturbação inserida em uma placa plana. A transição é um processo bastante complexo e ainda não é completamente compreendido, de modo que as teorias já desenvolvidas não descrevem bem o fenômeno tal como ocorre na natureza. O estudo do fenômeno de transição começou no século XIX e existem modelos para as situações muito controladas. Seu início está ligado à presença de perturbações, por exemplo, no campo de velocidades, que quando de frequência adequada podem ser amplificadas pelo escoamento dando origem, após um processo não linear, ao escoamento turbulento. Estudos indicam que a transição natural pode ser mais bem modelada como efeito pacote de ondas tridimensionais moduladas, uma situação bem mais complexa que o caso de poucas ondas planas e monocromáticas para as quais a teoria vale. A complexidade do fenômeno torna imprescindível o uso de ferramenta computacional. Existem estudos sobre transição devido a uma fonte pontual gerando um pacote de ondas, mas eles produzem resultados complexos demais para serem analisados. No entanto, há também estudos do caso de uma fonte pontual harmônica. Trata-se da análise de um caso de fonte pontual com uma pulsação de onda com frequência constante e uma modulação de amplitude controlada, que permite realizar uma ponte entre o caso sem modulação e o caso com grande modulação representado pela excitação pulso. A ideia é que este estudo permitirá entender melhor o efeito da modulação longitudinal. A análise do caso será realizada com o uso de um código previamente desenvolvido que resolve as equações de Navier-Stokes por meio de simulações numéricas diretas (DNS). A análise dos resultados será feita tanto no espaço físico quanto no espaço de Fourier. O trabalho buscará obter comparações com os casos já estudados assim como com dados experimentais que estão disponíveis para o grupo obtidos em trabalhos anteriores.