Simulação de escoamentos compressíveis não-estacionários em referenciais não-inerciais utilizando métodos de alta-resolução

Resumo

O presente trabalho abordará um estudo de escoamentos aerodinâmicos compressíveis tridimensionais capazes de incluir a movimentação de corpos rígidos. Nesse contexto, simulações de escoamentos sobre aerofólios em movimento serão conduzidas. Tal projeto será de grande importância para o entendimento de fenômenos físicos, principalmente aeroacústicos e de turbulência. Os escoamentos sobre aerofólios encontram aplicações em diversas áreas de engenharia e ciências como o escoamento sobre dispositivos hiper-sustentadores de aviões, barras de bagageiro de automóveis, pequenos drones, batimento de asas/nadadeiras de animais, pás de turbinas eólicas e a gás. Uma ferramenta numérica em desenvolvimento no grupo de pesquisa em ciências aeronáuticas da Faculdade de Engenharia Mecânica na Universidade Estadual de Campinas já realiza simulações de alta fidelidade em duas dimensões com movimentação de corpos rígidos. No entanto, a extensão dessa ferramenta precisa ser efetuada para se resolver escoamentos turbulentos em três dimensões em um contexto de simulação de grandes escalas, LES. Sendo assim, uma das principais tarefas do bolsista será efetuar as modificações necessárias para que a ferramenta possa realizar simulações tridimensionais. Todos os procedimentos numéricos serão revisados e adaptados adequadamente para o funcionamento correto da ferramenta em desenvolvimento. As equações de Navier-Stokes compressíveis serão resolvidas utilizando um referencial não-inercial que irá permitir movimentar o aerofólio simulando, portanto, condições de separação e estol dinâmico. Essas condições de escoamento irão modelar condições de voo de drones e pás de turbina eólica, além de outras condições observadas em sistemas biológicos como no movimento de aves e peixes. Sendo assim, este projeto fornecerá um avanço na compreensão dos mecanismos físicos da geração de ruído em condições de estol dinâmico e separação que ocorrem em escoamentos com números de Reynolds moderados. (AU)