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

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)