Dissertação

Lagrangian Statistics in Homogeneous Isotropic Turbulence: Newtonian and Hyper viscous Fluids EVALUATED

A presente tese é dedicada ao estudo fundamental de turbulência numa perspectiva Lagrangiana, que é uma abordagem natural ao estudo do transporte de escalares em escoamentos turbulentos em diferentes contextos como formação de nuvens, combustão turbulenta ou até dispersão de poluentes. Nesse sentido é implementado um código de DNS, com uso de métodos espectrais e capaz de fazer o seguimento de partículas. O código é implementado para funcionar em computação paralela, este é altamente escalável devido ao uso de uma política de minimazação de comunicações. Pela primeira vez, é avaliado o efeito da hyper-viscosidade em estatísticas Lagrangianas. Mostra-se que estas são somente afectadas nas escalas dissipativas. Por isso, conclui-se que a hyper-viscosidade pode ser usada no cálculo de estatísticas da zona inercial, permitindo que esse cálculo seja feito para números de Reynolds 150% maiores do que os observados actualmente. Usando o modelo de Hyper-viscosidade conseguiu-se realizar duas simulações com os números de Reynolds mais altos de sempre. As estatísticas dessas simulações apresentam, pela primeira vez em 75 anos, evidências que corroboram a existência de uma correlação linear com o tempo da LVSF-2. Com estes resultados prevê-se que a constante universal dessa relação seja C0=6.7. É feita uma análise às estatísticas de dispersão usando a definição matemática de variância de uma variável estatística. É observado que os resultados para elevados Reynolds são absolutamente consistentes com o previsto pela terceira Lei de dispersão de Richardson. A constante universal de Richardson é também medida pela primeira vez, obtendo-se que g=0.165.
Turbulência Isotrópica, Hyper-viscosidade, Computação de alto desempenho, Estatísticas de Lagrange, Funções de estrutura de Lagrange, Disperção de partículas.

Outubro 26, 2016, 18:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar