Dissertação

Intense Vorticity Structures in Newtonian Turbulence and Turbulent Dissipation in Viscoelastic Fluids Analyzed by Direct Numerical Simulations EVALUATED

Este trabalho tem como objectivo o estudo das características das estruturas de intensa vorticidade (EIV) em turbulência Newtoniana, assim como pretende estudar a dissipação turbulenta em fluídos viscoelásticos. Estas abordagens baseiam-se em simulações numéricas directas (SND) de turbulência homogénea e isotrópica (THI) forçada em condições estatisticamente estacionárias. O primeiro caso explora-as numericamente para um espectro de números de Reynolds mais amplo do que aqueles encontrados na literatura, nomeadamente 88<Reλ<429. Em geral, confirmam-se resultados obtidos anteriormente por outros autores, tais como as escalabilidades do raio daquelas estruturas, Rivs, com a escala de comprimento de Kolmogorov η e da velocidade azimutal, à distância Rivs, com o desvio-padrão da velocidade u’. Contudo, descobriu-se que o comprimento das EIV escala com η, trazendo um novo resultado a esta área de estudo. O último estudo ilustra as diferenças, inerentes aos graus de liberdade elásticos, que caracterizam os fluídos viscoelásticos, comparando a dinâmica espectral, da equação da evolução da energia cinética, de um fluído puramente viscoso, modelado com Carreau-Yasuda, e um viscoelástico, simulado com FENE-P, impondo a mesma lei de redução de viscosidade por corte. Para além disso, ainda no que se refere ao modelo reológico constitutivo FENE-P, foram conduzidos testes que suportam a lei de escalabilidade entre a concentração β e o número de Weissenberg, no começo da redução de dissipação, previsto pela teoria de de Gennes. Finalmente, um estudo preliminar, sobre a possível presença duma assímptota tipo a de Virk, foi desenvolvida em torno das condições de redução de dissipação máxima.
Simulações Numéricas Directas, Estruturas de Intensa Vorticidade, FENE-P, Turbulência Homogénea e Isotropica, Viscoelasticidade

Julho 10, 2019, 14:0

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Orientação

ORIENTADOR

Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado