Simulação de grandes escalas de escoamentos turbulentos não isotérmicos utilizando o método de elementos finitos

BRITO, Rogério Fernandes

dc.creator	BRITO, Rogério Fernandes
dc.date.issued	2005-03-29
dc.identifier.uri	https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2580
dc.description.abstract	A numerical study on forced and natural transitional turbulent convective flows is performed in this work. Large Eddy Simulation (LES) and the Finite Element Method (FEM) with structured and non-structured meshes are employed to solve the system of equations which govern unsteady and steady two-dimensional incompressible flows with heat transfer. The mathematical modeling is based on the conservation equations of mass, momentum, and energy in terms of streamfunction, vorticity, and temperature. The Galerkin scheme with linear interpolation functions for three-node triangular elements is used to approximate the governing equations. Regarding the turbulence approach, Large Eddy Simulation with sub-grid velocity structure function is used. Experimental and numerical comparisons with results from literature are carried out. A good agreement is achieved, except on the local Nusselt number in the case of turbulent natural convection in square cavities. The following problems are studied: three cases of turbulent forced convection in ribbed channels, one case of turbulent forced convection in a channel with a depression on the bottom wall, and one case of turbulent natural convection in a square enclosure. The results showed to be significantly influenced by the boundary conditions and the mesh refinement. The flow analysis results are obtained considering high Reynolds numbers in forced convection and high Rayleigh numbers in natural convection. Not only are streamfunction, temperature and velocity distributions presented, but also the local, average, and global Nusselt numbers in function of thermal and geometrical parameters.	pt_BR
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal de Itajubá	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Transferência de calor	pt_BR
dc.subject	Convecção forçada	pt_BR
dc.subject	Convecção natural	pt_BR
dc.subject	Simulação de grandes escalas	pt_BR
dc.subject	Método de elementos finitos	pt_BR
dc.title	Simulação de grandes escalas de escoamentos turbulentos não isotérmicos utilizando o método de elementos finitos	pt_BR
dc.type	Tese	pt_BR
dc.date.available	2021-11-17
dc.date.available	2021-11-17T18:07:10Z
dc.date.accessioned	2021-11-17T18:07:10Z
dc.creator.Lattes	http://lattes.cnpq.br/3904933874349969	pt_BR
dc.contributor.advisor1	MENON, Genésio José
dc.contributor.advisor1Lattes	http://lattes.cnpq.br/9829109756067050	pt_BR
dc.contributor.advisor-co1	SILVEIRA NETO, Aristeu da
dc.contributor.advisor-co1Lattes	http://lattes.cnpq.br/4650888739121183	pt_BR
dc.description.resumo	Neste trabalho é apresentado um estudo numérico do escoamento em transição à turbulência, para convecções forçada e natural, através da Simulação de Grandes Escalas (SGE), empregando o Método de Elementos Finitos (MEF), com o uso de malhas estruturadas e não estruturadas. Consideram-se os escoamentos incompressíveis, bidimensionais, com transferência de calor e nos regimes permanente e não permanente. A modelagem matemática do trabalho baseia-se nas equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia. Na análise, utiliza-se a formulação função corrente - vorticidade - temperatura. Adota-se o esquema de Galerkin, com funções de interpolações lineares, para elemento triangular de três nós. Para a abordagem da turbulência, emprega-se a metodologia de Simulação de Grandes Escalas, onde a modelagem sub-malha função estrutura de velocidade foi utilizada para a obtenção dos resultados. Comparações com resultados experimentais e numéricos de outros autores foram realizadas, verificando-se uma boa concordância, exceto para os resultados obtidos do número de Nusselt local no caso de convecção natural turbulenta em cavidade quadrada. São estudados três casos de convecção forçada turbulenta em canais formados por placas corrugadas, um caso de convecção forçada turbulenta num canal com depressão situada sobre a placa inferior e um caso de convecção natural turbulenta em cavidade quadrada. Os resultados mostraram-se muito influenciados pelo tipo de condições de contorno e pela resolução das malhas computacionais adotadas. São obtidos resultados para análise de escoamentos com elevados números de Reynolds, para convecção forçada, e elevados números de Rayleigh, para convecção natural. São obtidas as distribuições da função corrente, temperatura e velocidades, além dos números de Nusselt local, médio e global, em função dos parâmetros térmicos e geométricos.	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.department	IEM - Instituto de Engenharia Mecânica	pt_BR
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica	pt_BR
dc.publisher.initials	UNIFEI	pt_BR
dc.subject.cnpq	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA	pt_BR
dc.relation.references	BRITO, Rogério Fernandes. Simulação de grandes escalas de escoamentos turbulentos não isotérmicos utilizando o método de elementos finitos. 2021. 195 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021.	pt_BR