Simulação numérica de efeitos térmicos sobre vibrações induzidas por vórtices utilizando um método de partículas de temperatura lagrangeano.

Abstract

O efeito de empuxo é um mecanismo natural de controle de separação da camada limite ao redor de um corpo rombudo. Na literatura esta técnica é classicada como ativa; os métodos ativos requerem energia externa para afetar o escoamento de um fluido. Este trabalho tem como objetivo, através de simulações numéricas, estudar a influência do uso de vibrações forçadas combinadas com efeitos térmicos para controlar os padrões de esteira e a frequência de desprendimento de vórtices á jusante de um cilindro oscilando transversalmente ao escoamento incidente. A abordagem numérica utiliza um método de partículas puramente Lagrangeano em associação a um método de painéis do tipo fonte e a uma formulação integral derivada da equação de Poisson para pressão. O cilindro aquecido é forçado a oscilar longe do solo, de forma a não se considerar o efeito solo. Ao introduzir força de empuxo na região próxima a esteira devido ao aquecimento do cilindro oscilando forçadamente, o fenômeno lock-in permaneceu insensível, e há uma tendência de dessincronização quando o número de Richardson, que representa a razão entre a convecção natural e a convecção forçada, é superior a R ᵢ = 1. A redução de 40% do arrasto foi obtida para um elevado número de Richardson e o ponto de separação da camada limite se move a jusante do corpo, com um ângulo aproximado de 123º. Os resultados numéricos são bastante encorajadores para a inclusão de outros efeitos de interferência ao problema.