Dissertação

Structure of the Turbulent/non-turbulent interface at high Reynolds numbers: the velocity and scalar fields EVALUATED

As regras de escala da interface turbulenta/não-turbulenta (TNTI) foram obtidas recorrendo a simulações directas numéricas (DNS) de jactos planos turbulentos (PJET) e turbulência sem corte (SFT), para um número de Reynolds baseado na escala de Taylor a variar entre 142 e 371. Para valores superiores a 200, as espessuras da TNTI bem como das suas sub-camadas, sub-camada viscosa (VSL) e sub-camada turbulenta ou inercial (TSL) escalam com a micro-escala de Kolmogorov. Sendo que a constante de escala depende directamente da camada bem como do tipo de escoamento. Uma análise em detalhe demonstra que embora a VSL seja sempre da ordem de Kolmogorov variando entre 3 e 6, a TSL e a TNTI são, geralmente, da ordem de 10 Kolmogorov, sendo que os valores para PJET são ligeiramente superiores aos obtidos em SFT. A dinâmica do escalar passivo, na proximidade de uma interface turbulenta / não turbulenta (TNTI), foi analisada através de simulações numéricas diretas (DNS) com um Reynolds a variar entre 142 e 246, e o número de Schmidt entre 0.07 e 7. Foi possível observar, recorrendo a estatísticas condicionais, que nas imediações da TNTI o pico do gradiente do escalar se torna mais agudo à medida que Schmidt aumenta e que, para baixos/moderados Schmidt, uma sub-camada difusiva emerge na TNTI onde a difusão é dominante, enquanto que a produção é insignificante. Para baixos Schmidt o crescimento da frente turbulenta é comandado pela difusão molecular tornado negligível a convecção do campo.
Jactos Turbulentos, Arrastamento Turbulento, Mistura Turbulenta, Simulação Numérica Directa, Computação de Alto Desempenho

Outubro 26, 2016, 17:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar