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Title: Análise de estabilidade linear incompressível em jatos coaxiais utilizando teoria de camada limite como escoamento base
Authors: Quintanilha Júnior, Helio Ricardo de Aguiar
metadata.dc.contributor.advisor: Alves, Leonardo Santos de Brito
metadata.dc.contributor.members: Costa, Maria Laura Martins
Teixeira, Renan de Souza
Issue Date: 22-Sep-2015
Abstract: A análise de estabilidade linear é utilizada para o estudo de jatos coaxiais incompressíveis convectivamente instáveis onde a espessura de momento do jato é muito menor que o diâmetro do mesmo. Em outras palavras, os efeitos devido à curvatura são ignorados e o jato coaxial é modelado como múltiplas camadas de mistura plana. O objetivo principal é investigar as taxas de crescimento e/ou decaimento das perturbações através da interação entre diferentes parâmetros de controle das camadas da mistura. Para isso, um escoamento base preciso deve ser empregado, combinando camadas de mistura individuais por meio das suas expansões assintóticas. Esse método gera uma solução com a mesma ordem de precisão da solução obtida pela teoria de camada limite. Dois casos são então considerados, onde a parede do bocal interno que separa os jatos possuem espessura significante ou não. Além disso, duas técnicas diferentes são utilizadas para a análise de estabilidade. Primeiramente, uma abordagem pelo método "matrix forming"construído com diferenças finitas de segunda ordem com malha não-uniforme gera estimativas de baixa precisão para todos os auto-valores. Depois, esses valores são utilizados como estimativa inicial no método do tiro para gerar uma solução mais precisa no calculo dos auto-valores instáveis. Resultados obtidos até agora mostram interações entre as taxas de crescimento das perturbações, para diferentes parâmetros de controle do jato coaxial.
metadata.dc.description.abstractother: A linear stability analysis is employed to study convectively unstable incompressible coaxial jets with a momentum thickness that is much smaller than the jet diameter. In other words, curvature effects are neglected and the coaxial jet is modelled as multiple planar mixing-layers. The main goal is to investigate the growth and/or decay rate of the perturbations through the interaction between these mixing-layers. In order to do so, an accurate base flow must be employed. It is created in the present project by combining individual mixinglayers using matched asymptotic expansions, which generates a solution with the same accuracy order of the standard boundary-layer approximation. Two cases are considered, where the inner nozzle wall separating both streams has negligible as well as non-negligible thicknesses. Furthermore, two different techniques are used to solve the linear stability problem. First, a matrix forming approach built with second-order finite- differences on non-uniform meshes generates low accuracy estimates for all eigenvalues. Second, these values are used as initial guesses for a shooting method to generate high accuracy solutions for the unstable eigenvalues. Results obtained so far shows some interactions between the growth rate of the perturbations for different parameters control.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/795
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