Estudo computacional do efeito de uma pequena cavidade sobre a transição de uma camada limite compressível

• Processo: 18/04584-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
• Pesquisador responsável: Marcello Augusto Faraco de Medeiros
• Beneficiário: Marlon Sproesser Mathias
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Instabilidade hidrodinâmica Estabilidade Simulação numérica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise global de estabilidade | Cavidade Rasa | Estabilidade secundária | Simulação numérica direta | Instabilidade hidrodinâmica

Resumo

Esta proposta de pesquisa envolve o efeito de pequenas cavidades ou outras imperfeições em uma placa plana sobre a transição do regime laminar para o turbulento de um escoamento compressível. Uma correta previsão desta transição é de grande importância para a redução do arrasto em um projeto aerodinâmico, o que leva à consequente redução no consumo de combustível de aeronaves ou outros veículos, especialmente em situações de alta velocidade, como um voo de cruzeiro. Estimar o local de uma transição ainda é um desafio e o efeito das imperfeições é um parâmetro que deve ser melhor compreendido para que os projetos se tornem mais eficientes, por exemplo, ao se compreender melhor as tolerâncias que devem ser especificadas para a manufatura. Com esse objetivo, duas ferramentas computacionais serão usadas. A primeira é um código de Simulação Numérica Direta (DNS, do inglês) para o escoamento. A segunda é uma rotina que faz a análise global de estabilidade do sistema pela Teoria Linear de Estabilidade (LST). Este DNS é capaz de simular o escoamento com grande precisão em uma ampla faixa de frequências, essencial para este tipo de estudo, pois ondas de pequena magnitude já são capazes de desencadear o processo de transição. O LST possibilita a obtenção de uma grande gama de modos de oscilação do escoamento. Modos secundários de instabilidade também serão levados em conta. A maioria dos trabalhos sobre a influência de imperfeições sobre a transição trata das perturbações geradas pela própria imperfeição; o que se espera obter ao longo do desenvolvimento deste projeto é entender a interação de ondas já presentes no escoamento com tal imperfeição, assim como ocorre em situações reais. (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)

MATHIAS, MARLON SPROESSER; FARACO DE MEDEIROS, MARCELLO AUGUSTO. Optimal computational parameters for maximum accuracy and minimum cost of Arnoldi-based time-stepping methods for flow global stability analysis. THEORETICAL AND COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS, v. 36, n. 6, p. 24-pg., 2022-11-06. (17/23622-8, 18/04584-0, 19/15366-7, 13/07375-0)

MARTINEZ, A. G.; HIMENO, F. H. T.; MATHIAS, M. S.; MEDEIROS, M. A. F.; SHERWIN, S; SCHMID, P; WU, X. On Subharmonic Resonance and Other Nonlinear Mechanisms in Wavepackets in Boundary Layers. IUTAM LAMINAR-TURBULENT TRANSITION, v. 38, p. 9-pg., 2022-01-01. (18/04584-0, 18/02542-9)

MATHIAS, MARLON SPROESSER; MEDEIROS, MARCELLO A. F.. The effect of incoming boundary layer thickness and Mach number on linear and nonlinear Rossiter modes in open cavity flows. THEORETICAL AND COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS, v. 35, n. 4, MAY 2021. (17/23622-8, 13/07375-0, 18/04584-0)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

MATHIAS, Marlon Sproesser. Estudo computacional da estabilidade hidrodinâmica de cavidades em uma camada limite compressível subsônica. 2021. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.