Dissertação

Assessing RANS numerical and modelling properties in the simulation of the flow around fixed and moving cylinders EVALUATED

A análise do escoamento em torno de corpos não fuselados encontra-se detalhada na literatura, uma vez que fornece um caso canónico para a verificação de soluções e validação de modelos matemáticos. Adicionalmente, o escoamento compreende fenómenos físicos complexos (transição, separação, libertação de vórtices...) ao longo de uma larga gama de números de Reynolds, cujo estudo tem aplicações na aeronáutica e nas energias renováveis \textit{offshore}. Esta dissertação foca-se no escoamento estatisticamente não estacionário em torno de um cilindro circular, a um número de Reynolds de $1 \times 10^{4}$, em condições fixas e de movimento imposto. As equações de Navier-Stokes em média de Reynolds (RANS) são utilizadas para modelação, (captação das propriedades médias do escoamento, no sentido de uma média de conjunto), e completadas com o modelo de turbulência $k-\omega$ SST. Estudam-se casos bidimensionais. Analisam-se técnicas de movimento/deformação de malha para tratar o movimento imposto, e avalia-se a respetiva influência nas condições fronteira aplicadas ao domínio computacional. Apresenta-se ainda um procedimento sistemático para calcular o erro estatístico, iterativo, e de discretização (tanto para o caso fixo como de movimento imposto), bem como uma breve análise dos resultados de casos tridimensionais. Finalmente, avaliam-se alguns detalhes do escoamento para casos de teste selecionados, realiza-se um exercício de validação, e discutem-se as limitações do modelo matemático escolhido. Demonstram-se as semelhanças entre os resultados obtidos com as várias técnicas de movimento/deformação da malha, e apresentam-se conclusões relativas aos casos em que a formulação RANS + $k-\omega$ SST capta ou não as propriedades médias do escoamento.
Cilindro, Fixo/Movimento imposto, Malhas móveis/deformáveis, RANS, Média de conjunto, $k-\omega$ SST.

Novembro 13, 2019, 9:30

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Luís Rego da Cunha de Eça

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar