Dissertação

Direct Numerical Simulation of Turbulent Planar Jets with Polymer Additives EVALUATED

Neste trabalho foram efetuadas simulações numéricas diretas (DNS) do jato espacial plano turbulento com moléculas poliméricas para estudar o mecanismo de interação do polímero no avanço do escoamento do jato. Estas simulações foram conseguidas com a implemtanção do modelo numérico de fluido visco-elástico, representado pelo modelo constitutivo reológico FENE-P. O modelo numérico para a equação de transporte do tensor de conformação foi adaptado às condições de fronteira não periódicas do escoamento, não estando presente na literatura referências ao caso em estudo. Na concretização deste, foi tido em conta o desempenho computacional da simulação, para o qual se implementou um mecanismo de células fantasma por forma a reduzir o tempo de computação. O algoritmo desenvolvido foi alvo de uma extensa verificação numérica, de forma a garantir a resolução correta das equações governantes para o escoamento com moléculas de polímero diluídas. O algoritmo é testado em simulações numéricas diretas com variação das características físicas das moléculas do polímero, nomeadamente a concentração polimérica e tempo de relaxação. Os resultados permitiram observer um decréscimo da espessura do jato com a presença de fluido visco-elástico, assim como uma redução da dissipação da energia viscosa. De notar que o algoritmo implementado representa um enorme progresso nas simulações numéricas de escoamento viscoelástico turbulento de jatos espaciais, fornecendo os primeiros resultados numéricos em estudos do género.
Turbulência visco-elástica, DNS, FENE-P, Jato plano turbulento espacial

Novembro 26, 2018, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado