Escoamento ao redor de um cilindro circular: derivação da equação de Landau a partir das equações de Navier-Stokes.

Autor(es)

Pedro Nery Lavinas

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2010-10-13

Membros da banca

José Augusto Penteado Aranha; Atila Pantaleão Silva Freire; Julio Romano Meneghini; Clodoaldo Grotta Ragazzo; Aristeu da Silveira Neto

• Orientador: José Augusto Penteado Aranha

Resumo

Este trabalho aborda o escoamento incompressível ao redor de um cilindro circular. A tese que se quer defender, com base em experimentos numéricos, é: A equação de Landau pode ser obtida a partir das equações de Navier-Stokes por uma análise de estabilidade não-linear global. A teoria produz um procedimento bem-definido para determinação dos coeficientes da equação de Landau, permitindo assim a sua interpretação como um modelo simplificado (equações reduzidas de Navier-Stokes) para a predição das forças aplicadas pelo fluido ao cilindro, que podem ser comparados com resultados experimentais. O modelo não-linear se baseia em uma teoria assintótica que, como se sabe, tem sua faixa de validade no espaço de parâmetros determinada a posteriori, por meio da própria comparação com dados de laboratório. Resultados na faixa 46 <= Re <= 80 são apresentados. Descobriu-se, que a faixa de aplicabilidade da teoria como aqui exposta é restrita, não excedendo em muito o valor crítico do número de Reynolds. Argumentos são expostos para justificar esta afirmação e possíveis maneiras de modificar a teoria para estender esta faixa são apresentadas. São reportados, ainda, teoria e resultados sobre um novo tipo de condição de contorno,denominado impedância fluida, que permite reduzir o tamanho do domínio de cálculo necessário para simulação de escoamentos externos, comparativamente à comumente utilizada condição de outflow. Neste caso, abordou-se a faixa 20 <= Re <= 600. (AU)

• Processo FAPESP: 04/10615-3 - Estudos em hidroelasticidade para predizer VIV em regime turbulento
• Beneficiário: Pedro Nery Lavinas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto