CARACTERIZAÇÃO DE UM ESCOAMENTO SOBRE DIFERENTES GRADIENTES DE TEMPERATURA

Luis Fernando Camponogara, Danilo Nogueira Lemes Junior, Eduardo Almeida Porto, Giuliano Demarco, Luis Gustavo Nogueira Martins, Felipe Denardin Costa

Resumo


A caracterização do escoamento dentro da camada limite noturna é muito complexa, devido a fraca intensidade da turbulência. Nessa situação, o escoamento apresenta um caráter bi-estável, ou seja, ele apresenta um equilíbrio quente, o que ocorre quando a temperatura próxima à superfície se aproxima da temperatura dos níveis mais altos, e um equilíbrio frio, quando a temperatura do ar fica próxima à temperatura da superfície, isto está envolvido com o colapso da turbulência. Nos últimos anos tem-se utilizados muito de experimentos numéricos para o estudo e a  representação da transição entre os escoamentos turbulento-laminar, devido aos mesmos serem controlados e portanto livre de fenômenos em escalas maiores que as turbulentas. Esse trabalho traz como objetivo realizar uma simulação numérica para verificar a transição do escoamento de um fluído, dentro de um canal fechado, sobre diferentes gradientes de temperatura. Para a realização do mesmo, utilizou-se o software CFD (do inglês \textit{computer fluid dynamics}) de código livre OpenFOAM$^{\circledR}$, juntamente com o solver \textit{buoyantPimpleFoam}. O modelo de turbulência adotado durante a simulação foi o LES (do inglês \textit{Large Eddy Simulation}). A simulação ocorreu por por um período de $3600$ s, sem a variação de temperatura entre as placas. Logo após foi acrescentado os gradientes de temperatura ($0$ K, $3$ K, $5$ K, $7$ K e $10$ K) e seguiu-se a simulação por mais $3600$ s. Observando o gráfico dos perfis de velocidade do escoamento até o centro do domínio, é possível identificar que o fluido encontra-se turbulento, e logo após o resfriamento ocorre o processo de laminarização do escoamento. Isto se deve a velocidade do fluido ser baixa ($0,1$ m s$^{-1}$) e ao gradiente de temperatura ser alto para essa velocidade. Conclui-se que é possível destruir a turbulência utilizando um gradiente de temperatura, de maneira a laminarizar o escoamento. Porém, ainda que isto ocorra, a turbulência não é eliminada por completa.

Palavras-chave


CFD. Turbulência. Transição de Escoamentos. Simulação de Grandes Turbilhões.

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DOI: http://dx.doi.org/10.21575/25254782rmetg2019vol4n2796

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Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão ISSN 2525-4782

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