Dissertação

{en_GB=Testing Transition Models with Two Eddy Viscosity Turbulence Models} {} EVALUATED

{pt=A números de Reynolds moderados, a transição é uma componente chave da solução do escoamento. Actualmente, há várias aplicações industriais, tais como Veículos Aéreos Não Tripulados, cujo escoamento se encontra nestas condições. Logo, modelos de transição baseados em correlações foram desenvolvidos para serem utilizados num contexto industrial da Mecânica de Fluidos Computacional, sendo dois deles usados neste trabalho: $\gamma$ e $\gamma-Re_\theta$. No entanto, estes foram desenvolvidos acoplados ao modelo de turbulência $k-\omega$ SST e têm sido utilizados com maioritariamente o mesmo. Logo, é importante que estudos com outros modelos de turbulência sejam realizados neste contexto. Como tal, o modelo KSKL foi seleccionado para ser comparado com as combinações originais dos modelos de turbulência e de transição. Para este propósito, três casos de teste foram seleccionados baseados nas suas propriedades diferentes de transição: o perfil S809 para turbinas eólicas, o perfil laminar NLF(1)-0416 com transição natural no extradorso e um esferóide para obter algum contexto tri-dimensional acerca dos resultados. Para cada caso de teste, estudos de refinamento de malha foram realizados para estimar a incerteza numérica das quatro combinações de modelos de turbulência e de transição. As incertezas numéricas mais baixas foram obtidas para a combinação KSKL $\gamma-Re_\theta$, enquanto que as maiores foram verificadas na combinação KSKL $\gamma$. Finalmente, os resultados obtidos foram comparados com dados experimentais e foi verificado que as combinações com o modelo KSKL tinham as suas posições de transição mais perto do bordo de ataque. , en=Under moderate Reynolds numbers, transition is a key component of the flow solution. Currently, there are several industrial applications such as in Unmanned Aerial Vehicles where the flow is under these conditions. Therefore, correlation-based transition models have been developed to be utilized in industrial Computational Fluid Dynamics applications, two of which are used in this work: $\gamma$ and $\gamma-Re_\theta$. However, these were developed as an addition to the $k-\omega$ SST turbulence model and have mostly been used with it. Therefore, it is important that studies on other turbulence models are conducted in this context. As such, the KSKL model was selected to be compared with the original combinations of turbulence and transition models. Thus, three test cases were selected based on their different properties regarding transition: the S809 wind turbine airfoil featuring a sharp drag bucket, the NLF(1)-0416 laminar airfoil with natural transition on the upper surface and a spheroid to obtain some three-dimensional context on the results. For each test case, grid refinement studies were performed to estimate the numerical uncertainty of the four combinations of turbulence and transitions models. Lowest numerical uncertainties were obtained for the KSKL $\gamma-Re_{\theta}$ combination, whereas the largest uncertainties were exhibited by the KSKL $\gamma$ combination. Finally, the obtained results were compared with experimental data and it was observed that the KSKL model combinations generally had their transition positions located closer to the leading edge. }
{pt=Transição, Modelos de Turbulência, RANS, Perfis Alares, Incerteza Numérica, en=Transition, Turbulence Models, RANS, Airfoils, Numerical Uncertainty}

Dezembro 5, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Rui Miguel Alves Lopes

Instituto Superior Técnico

ORIENTADOR

Luís Rego da Cunha de Eça

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar