Análise numérica da transição da camada limite causada por cavidades superficiais assimétricas.

Resumo

A transição da camada limite para a turbulência tem implicações significativas em engenharia devido ao maior coeficiente de atrito exibido pela camada limite turbulenta em comparação com a camada limite laminar. Pesquisas recentes do grupo deste proponente investigaram o processo de transição da camada limite induzido por cavidades superficiais retangulares, uma análise crucial do fenômeno de transição, já que as cavidades estão presentes na maioria dos equipamentos aerodinâmicos. Os resultados do grupo destacaram a função essencial da interação entre modos instáveis bidimensionais (modos Rossiter) e modos instáveis tridimensionais (modos centrífugos) na indução do processo de transição para a turbulência. Neste projeto, avalio configurações de cavidade retangulares assimétricas, ou seja, com bordo de fuga em altura diferente do bordo de ataque. No estudo, utilizo cálculos computacionais com ferramenta de simulação numérica direta (DNS) das equações compressíveis de Navier-Stokes e aplico a análise de estabilidade linear de modos bidimensionais e tridimensionais calculados pela teoria de estabilidade linear (LST) usando um código interno desenvolvido por este grupo de pesquisa. O código utiliza um método de passo de tempo baseado em Arnoldi, o que permite representar com precisão as complexidades do fenômeno da análise LST. Análises preliminares revelaram que a variação da altura do bordo de fuga afeta a interação entre o modo bidimensional e a camada de mistura do escoamento. Dessa forma, o controle da altura do bordo de fuga permite controlar a estabilidade do escoamento sobre a cavidade.