Modelos de ordem reduzida para a dinâmica, estimação e controle de escoamentos turbulentos e cisalhados em região de parede

• Processo: 22/06824-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial
• Pesquisador responsável: André Valdetaro Gomes Cavalieri
• Beneficiário: Igor Albuquerque Maia
• Instituição Sede: Divisão de Engenharia Aeronáutica (IEA). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Mecânica dos fluidos Turbulência Modelos de ordem reduzida Método de Galerkin Equações de Navier-Stokes
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle de escoamento | Modelos de Ordem Reduzida | Turbulência de parede | Mecânica dos Fluidos/Turbulência

Resumo

Turbulência de parede é uma classe de problemas extremamente importante em mêcanica dos fluidos, devido à sua importância científica e também à sua relevância tecnológica. Grande parte do consumo de energia associado a atividades industriais e comerciais é causado pela dissipação turbulenta em transporte de fluidos em tubulações e canais, e no movimento de veículos em meios fluidos. Isto torna o arrasto turbulento um grande contribuidor para as mudanças climáticas, sendo responsável por toneladas de CO2 despejados na atmosfera para sustentar atividades humanas. A compreensão de escoamentos turbulentos em região de parede, e o seu controle, constituem portanto um assunto de enorme impacto social e ambiental. No entanto, o atual nível de compreensão dos fenômenos turbulentos é incompleto, o que prejudica a capacidade de propor estratégias de controle eficientes. Este projeto de pós-doutorado visa a abordar esta problemática através do uso de modelos de ordem reduzida para a dinâmica, estimação e controle de escoamentos turbulentos em região de parede. A proposta se desenvolverá a partir de um modelo elaborado pelo supervisor proponente, o qual baseia-se no método de projeções de Galerkin em conjunto com as equações de Navier-Stokes. O projeto tem dois objetivos principais: i) estender o modelo com a inclusão de estruturas que não são levadas em consideração em sua versão atual, o que melhoraria a sua comparação com dados reais e levaria a uma melhor compreensão dos processos de turbulência auto-sustentada; ii) a elaboração de uma estratégia de controle em que o modelo de ordem reduzida é usado em conjunto com algoritmos não-lineares para estimação e controle, baseados em filtros de Kalman e métodos adjuntos, respectivamente. Espera-se que essa estratégia seja mais barata do ponto de vista computacional em relação outras que se baseiam em sistemas completos, e potencialmente realizável em aplicações reais. Espera-se que os resultados do projeto contribuam com a comunidade científica e com o desenvolvimento da indústria nacional, tendo como meta a redução de seu impacto ambiental. (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)

MAIA, IGOR A.; FIORE, MAXIME; GOJON, ROMAIN. Tones and upstream-traveling waves in ideally expanded round impinging jets. PHYSICAL REVIEW FLUIDS, v. 9, n. 8, p. 18-pg., 2024-08-08. (22/06824-4)