Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice
The turbulence is present in most of the flows observed in industry and nature. There are many considerations regarding the difficulties related to the characterization of turbulent flows. One of the many issues regarding the procedure of analyzing the problem through the statistical description of...
| Autor principal: | FERNANDES, Cindy Stella |
|---|---|
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2014
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5563 |
| id |
ir-2011-5563 |
|---|---|
| recordtype |
dspace |
| spelling |
ir-2011-55632021-12-22T17:26:45Z Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice A turbulence model based on the vortex concept FERNANDES, Cindy Stella LINS, Erb Ferreira http://lattes.cnpq.br/5272283698536321 Modelagem turbulenta Vórtice Método de volume finito Turbulent modeling Vortex Finite volume method CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA The turbulence is present in most of the flows observed in industry and nature. There are many considerations regarding the difficulties related to the characterization of turbulent flows. One of the many issues regarding the procedure of analyzing the problem through the statistical description of the fields, which leads to the problem of closure and the modeling of the Reynolds tensor, usually with models based on the turbulent viscosity concept. The turbulence models have some shortcomings in predicting the turbulent flow field, which justifies the research of new approaches to treatment turbulence. In this work, the problem of closure is treated using the modeling based on the concept of turbulent viscosity. The proposed new turbulence model admits the existence of vortexs immersed in the flow and applies concepts and definitions related to the identification of this structure, using the Q - criteria that characterizes the region of flow occupied by the vortex. It is proposed to investigate the applicability of this model, resulting in a new turbulence model called k − ε −Q . The model applicability is evaluated through a numerical code for computational treatment of turbulent flows. The numerical solution was obtained by discretization of the fluid domain, using the finite volume method and the multigrid method was used for solving the resulting linear system. As benchmark, we used the turbulence model to simulate the flow in a square cavity with sliding lid and turbulent flow over a backward-facing step. The results were compared with some experimental data and demonstrated that the model proposed here appears to be more effective than the classical k − ε in the treatment of turbulence in these two problems. FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas O fenômeno da turbulência está presente na maioria dos escoamentos observados na indústria e na natureza. Muitas são as considerações a respeito das dificuldades relacionadas à caracterização dos escoamentos turbulentos. Uma das muitas questões trata do procedimento de análise do problema através da descrição estatística dos campos por grandezas “médias”, o que leva ao problema de fechamento e à modelagem do tensor de Reynolds, normalmente com modelos baseados no conceito de viscosidade turbulenta. Os modelos de turbulência já existentes apresentam algumas deficiências na previsão do escoamento, além de outras limitações, o que justifica a busca por novas abordagens para o tratamento da turbulência. Neste trabalho, o problema de fechamento é tratado segundo a modelagem turbulenta baseada no conceito de viscosidade turbulenta. Um novo modelo de turbulência é proposto, que admite a existência de vórtices imersos no escoamento e aplica conceitos e definições relacionados à identificação de vórtices, com o uso do critério de identificação Q , que caracteriza a região do escoamento ocupada pelo vórtice. Propõe-se a investigação da aplicabilidade do critério Q em conjunto com o modelo k − ε , para o desenvolvimento de um novo modelo de turbulência chamado k − ε −Q . Validou-se a aplicabilidade do modelo através de um código numérico computacional para tratamento de escoamentos turbulentos. A solução numérica foi obtida através da discretização do domínio fluido, utilizando o método de volumes finitos e o método multigrid foi utilizado para resolver o sistema linear resultante. Como verificação, foi utilizado este modelo de turbulência para simular o escoamento em uma cavidade quadrada com tampa deslizante e o escoamento turbulento sobre um degrau. Os resultados obtidos foram confrontados com dados experimentais e demonstraram que o modelo aqui proposto se apresenta mais eficiente que o clássico modelo k − ε , no tratamento da turbulência nesses dois problemas clássicos. 2014-09-01T14:26:20Z 2014-09-01T14:26:20Z 2011-03-04 Dissertação FERNANDES, Cindy Stella. Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice. 2011. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2011. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5563. Acesso em:. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5563 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| institution |
Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
| collection |
RI-UFPA |
| language |
por |
| topic |
Modelagem turbulenta Vórtice Método de volume finito Turbulent modeling Vortex Finite volume method CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA |
| spellingShingle |
Modelagem turbulenta Vórtice Método de volume finito Turbulent modeling Vortex Finite volume method CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA FERNANDES, Cindy Stella Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| topic_facet |
Modelagem turbulenta Vórtice Método de volume finito Turbulent modeling Vortex Finite volume method CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA |
| description |
The turbulence is present in most of the flows observed in industry and nature. There are many considerations regarding the difficulties related to the characterization of turbulent flows. One of the many issues regarding the procedure of analyzing the problem through the statistical description of the fields, which leads to the problem of closure and the modeling of
the Reynolds tensor, usually with models based on the turbulent viscosity concept. The turbulence models have some shortcomings in predicting the turbulent flow field, which justifies the research of new approaches to treatment turbulence. In this work, the problem of closure is treated using the modeling based on the concept of turbulent viscosity. The proposed new turbulence model admits the existence of vortexs immersed in the flow and applies concepts and definitions related to the identification of this structure, using the Q - criteria that characterizes the region of flow occupied by the vortex. It is proposed to investigate the applicability of this model, resulting in a new turbulence model called k − ε −Q . The model applicability is evaluated through a numerical code for computational treatment of turbulent flows. The numerical solution was obtained by discretization of the fluid domain, using the finite volume method and the multigrid method was used for solving the resulting linear system. As benchmark, we used the turbulence model to simulate the flow in a square cavity with sliding lid and turbulent flow over a backward-facing step. The results were compared with some experimental data and demonstrated that the model proposed here appears to be more effective than the classical k − ε in the treatment of turbulence in these two problems. |
| author_additional |
LINS, Erb Ferreira |
| author_additionalStr |
LINS, Erb Ferreira |
| format |
Dissertação |
| author |
FERNANDES, Cindy Stella |
| title |
Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| title_short |
Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| title_full |
Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| title_fullStr |
Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| title_full_unstemmed |
Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| title_sort |
um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice |
| publisher |
Universidade Federal do Pará |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5563 |
| _version_ |
1832604956808445952 |
| score |
11.755432 |