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Title: Estudo do escoamento turbulento em um canal convergente-divergente
Authors: Lopes, Lucas Bragança Fernandes
metadata.dc.contributor.advisor: Araujo, João Felipe Mitre de
metadata.dc.contributor.members: Reis, Felipe Bastos de Freitas
Thompson, Roney Leon
Issue Date: 20-Sep-2017
Abstract: O presente trabalho busca fazer um estudo da literatura vigente sobre os escoamentos turbulentos e como estes são geralmente modelados e resolvidos numericamente. Dado a popularidade e posição consolidada dos modelos RANS na indústria, em especial dos que se baseiam no conceito de viscosidade turbulenta, simulações numéricas foram conduzidas no OpenFOAM e ANSYS CFX para avaliar a habilidade de tais modelos em prever o escoamento em um canal convergente-divergente. Resultados de uma simulação DNS para a mesma geometria foram utilizados para aferição dos erros. Os modelos escolhidos, por serem os mais conhecidos e validados, foram o k- , k-! e SST k-!. Os resultados atingidos mostraram que, pelo menos para a geometria em análise, os modelos conseguiram produzir bons resultados de uma forma geral. Ao final, avaliou-se a validade da hipótese de Boussinesq para o escoamento através de um índice normalizado capaz de quantificar a não linearidade entre o tensor de Reynolds e sua equação constitutiva. Os resultados obtidos demonstraram que tal formulação está longe de ser completa e que, consequentemente, o tensor de Reynolds apresenta uma dependência com tensores do escoamento médio muito além do que a proposta por Boussinesq em 1877.
metadata.dc.description.abstractother: The present work aims to conduct a study on the standing literature about turbulent flows and how they are usually modeled and solved numerically. Owing to the great popularity and consolidated role of RANS models in industry, notably the ones based on the concept of eddy-viscosity, numerical simulations were performed on OpenFOAM and ANSYS CFX to assess the capability of such models to predict the flow in a convergent-divergent channel. Results coming from a DNS simulation of the same geometry have been used to gauge the errors obtained. The models chosen to be simulated, being the most known and validated by other studies, were the k- , k-! and SST k-!. The results accomplished in the end have shown that, at least for geometry under examination, all models were able to yield good results throughout. Lastly, the Boussinesq hypothesis was tested in the flow by means of a normalized index to quantify the non-linearity between the Reynolds stress tensor and its constitutive equation. The results displayed that this formulation is far from being complete and, therefore, the Reynolds stress tensor exhibits a dependence on mean kinematic tensors in a greater extent than the one proposed by Boussinesq in 1877.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/4573
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