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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título : Colapso da turbulência no escoamento em um canal aberto estratificado: um estudo utilizando simulação de grandes turbilhões
Autor(es): Camponogara, Luis Fernando
Primeiro Orientador: Costa, Felipe Denardin
Resumo: A camada limite atmosférica é a região do escoamento, sobre a superfície terrestre, que é aferada pela rugosidade da mesma. Após o entardecer a superfície da terra começa a resfriar pela emissão de onda longa, esse fenômeno é chamado de estratificação. Para o estudo, e observações dos efeitos da estratificação sobre a turbulência, tem-se utilizado, nos últimos anos, experimentos numéricos. A utilização desses experimentos se justifica, pelo fato de como os mesmos são controlados e idealizados é eliminado os fenômeno de escala maior que a turbulenta. O presente trabalho consiste numa simulação numérica utilizando simulação de grandes turbilhões, utilizando um software livre de fluido dinâmica computacional. O domínio espacial (com 259524 nós) consiste em um canal aberto, cujo a vazão do escoamento é mantida constante através de um gradiente de pressão. A partir da formação e estabelecimento dos vórtices (primeiros 3600 s), a superfície inferior do domínio é resfriada e mantida constante durante o restante da simulação (até 5400 s). Após o resfriamento, para as diferentes temperatura (5 K; 7 K; 10 K e 15 K) estabelecidas em superfície, nota-se a redução da turbulência até seu total colapso para os casos onde o resfriamento é mais intenso. O colapso total da turbulência ocorreu de maneira precisa, de forma que o escoamento apresentou o comportamento de velocidade similar ao de um perfil para uma camada limite laminar em um canal aberto. Apesar da técnica de CFD ideal para tal tipo de experimento ser a simulação numérica direta, o presente trabalho busca apontar deficiências específicas da simulação de grandes turbilhões (LES) para que no futuro sejam buscadas estratégias e modelos de subgrade de forma que seja possível realizar simulações de camadas estáveis de forma mais precisas utilizando o LES.
Resumen : The atmospheric boundary layer is the region of the flow, on the terrestrial surface, that is gauged by the rugosity of the same. After dusk the surface of the earth begins to cool by the emission of long wave, this phenomenon is called stratification. For the study, and observations of the effects of stratification on turbulence, numerical experiments have been used in recent years. The use of these experiments is justified, because they are controlled and idealized, eliminating the phenomena of a larger scale than the turbulent one. The presente work consists of a numerical simulation using large swirling simulation, using computational dynamic fluid free software. The spatial domain (with 259524 nodes) consists of an open channel whose flow rate is kept constant through a pressure gradient. From the formation and establishment of the vortices (first 3600 s), the lower surface of the domain is cooled and kept constant for the remainder of the simulation (to 5400 s). After the cooling, for the different temperature (5 K; 7 K; 10 K e 15 K) established in the surface, the reduction of the turbulence until its total collapse is noted for the cases where the cooling is more intense. The total collapse of the turbulence occurred precisely, so that the flow presented the velocity behavior similar to that of a profile for a laminar boundary layer in an open channel. Although the ideal CFD technique for this type of experiment is direct numerical simulation, the present work seeks to point out specific shortcomings of the big swirls (LES) simulation, so that in the future strategies and subgrade models will be searched in order to perform simulations of layers more precisely using the LES.
Palabras clave : Engenharia mecânica
Canal aberto
Simulação
Estratificação
Turbulência
Mechanical engineering
Open channel flow
Simulation
Stratification
Turbulence
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Editorial : Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citación : CAMPONOGARA, Luis Fernando. Colapso da turbulência no escoamento em um canal aberto estratificado: um estudo utilizando simulação de grandes turbilhões. Orientador: Felipe Denardin Costa. 2018. 77 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI : http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/3708
Fecha de publicación : 4-dic-2018
Aparece en las colecciones: Engenharia Mecânica

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