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https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3519| Tipo: | Tese |
| Título: | Simulação numérica do escoamento ao redor de um corpo de forma arbitrária, estacionado nas imediações de uma superfície plana, com o emprego do método de vórtices |
| Autor(es): | RICCI, José Eugênio Rios |
| Primeiro Orientador: | HIRATA, Miguel Hiroo |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | MANZANARES FILHO, Nelson |
| Resumo: | Este trabalho têm como objetivo analisar o escoamento, não permanente, de um fluido newtoniano em torno de um corpo de forma arbitrária, disposto nas proximidades de uma superfície plana. Este problema mais simples pode ser associado a uma primeira etapa da solução do escoamento global desenvolvido no interior das Máquinas de Fluxo, onde um rotor se desloca em relação à carcaça (voluta). O movimento do rotor dentro da voluta pode ser, em primeira instância, interpretado como o movimento de um aerofólio nas proximidades de uma superfície sólida. Neste trabalho, utiliza-se uma nova metodologia, que emprega o Método de Vórtices, para a análise do problema. Esta metodologia considera os efeitos da viscosidade e, como conseqüência, a dinâmica da vorticidade gerada na superfície do aerofólio e do solo, tornando possível a análise da intensa interação presente na esteira assim formada. A superfície do aerofólio é simulada por painéis planos sobre os quais se distribui vorticidade de densidade constante. Para viabilizar o tratamento numérico, a vorticidade, gerada nas vizinhanças do aerofólio e do solo, é discretizada com a utilização de vórtices de Lamb; este vórtice possui um núcleo, de raio σo, no interior do qual a vorticidade é distribuída segundo uma distribuição gaussiana . Um esquema puramente lagrangiano é adotado para simular a convecção destes vórtices. O processo de difusão é simulado usando o Método de Difusão Randômica. Os resultados das simulações numéricas permitem a identificação e análise dos mecanismos presentes, tal como o efeito cinemático, associado à aceleração do fluido em função da restrição ao escoamento e que atua no sentido de diminuir a sustentação, como também o efeito associado ao deslocamento do ponto de estagnação e que atua no sentido de aumentar a sustentação. O “efeito solo” resultante se dá no sentido do efeito predominante. As cargas aerodinâmicas são calculadas e comparadas com dados disponíveis na literatura. |
| Abstract: | The aim of this work is to simulate numerically the two-dimensional, incompressible, unsteady flow around a body of arbitrary shape in the presence of a ground plane. The fluid is Newtonian, with constant properties. This problem can be considered as a preliminary study to analyze the global flow that develops in turbomachines due the rotor/volute interference. As an initial approximation, the rotor motion inside the volute can be interpreted as the motion of an airfoil in the vicinity of a ground plane. A new methodology using the discrete vortex method is presented, being possible to analyze the effects of the interaction of the airfoil and the ground-plane wakes. The airfoil surface is simulated by straight-line panels, with constant-strength vortex distribution. The vorticity generated on the airfoil and ground plane surfaces is replaced by Lamb vortices located near the surfaces. The wake dynamics is computed using the convection-diffusion splitting algorithm, where the convection process is carried out with a lagrangian second order time marching scheme (Adams-Bashforth scheme), and the diffusion process is simulated using the random walk method. The physical characteristics of the airfoil and ground-plane wake interaction are identified and analyzed; results for the aerodynamics loads are presented and comparisons are made with other results available in the literature. |
| Palavras-chave: | Método de vórtices Efeito solo Cargas aerodinâmicas |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Itajubá |
| Sigla da Instituição: | UNIFEI |
| metadata.dc.publisher.department: | IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3519 |
| Data do documento: | 20-Set-2002 |
| Aparece nas coleções: | Teses |
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