Simulacão Numérica Direta de Escoamentos sobre Superfícies Côncavas com Transferência de Calor

Resumo

Escoamentos sobre superfícies côncavas estão sujeitos a instabilidade centrífuga, dando origem a vórtices longitudinais, conhecidos como Vórtices de Görtler. Estes vórtices são responsáveis por gerar uma distorções fortes nos perfis de velocidade. Como os vórtices são contra-rotativos, duas regiões surgem entre os mesmos: uma região de upwash e uma região de downwash. Na região de upwash o fluido próximo à parede é jogado para longe da mesma. Na região de downwash acontece o contrário, o fluido que se desloca a uma velocidade maior é jogado em direção à parede. Os vórtices se amplificam inicialmente de forma linear e à jusante quando a amplitude dos mesmos já é elevada, na região não linear de desenvolvimento dos mesmos, há a formação de uma estrutura do tipo cogumelo com a distribuição da componente de velocidade na direção principal do escoamento. Esta nova distribuição de velocidade é tridimensional e difere em muito da camada limite similar à obtida com a solucão das equacoes de Blasius. Levando-se em consideração a camada limite térmica, já foi observado que, na média, há um aumento de transferência de calor na direção da parede. No presente trabalho deseja-se verificar numericamente a transferência de calor na presença de Vórtices de Görtler. Para tal será desenvolvido e implementado um código de simulação numérica direta espacial (DNS - do inglês Direct Numerical Simulation). Espera-se com os resultados deste trabalho poder quantificar a transferência de calor, assim como comprender e explicar melhor as físicas tanto do escoamento quanto da transferência de calor. Pretende-se também verificar o que ocorre na transferência de calor quando os vórtices estão na região de instabilidade secundária. Pretende-se ainda realizar o controle do escoamento através de sucção a fim de maximizar a transferência de calor.