Sumários
DISCUSSAO DOS TRABALHOS FINAIS
24 maio 2012, 18:00 • Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva
Discussão com os alunos do trabalho final a fazer para a cadeira. Apresentação de um resumo de um artigo cientifico seguido de discussão com questões sobre toda a matéria.
SIMULAÇÕES DAS GRANDES ESCALAS (LES)
17 maio 2012, 18:00 • Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva
O conceito, vantagens e limitações as simulações das grandes escalas, a operação de filtragem, tipos de filtros (caixa, Gaussiano e corte espectral), propriedades dos filtros, equações de Navier-Stokes filtradas, tensões sub-malha (tensões de Leonard, cruzadas e de Reynolds sub-malha), equações de Navier-Stokes filtradas no espaço de Fourier, Equação de evolução do espectro de energia, transferência de energia no espaço de Fourier, viscosidade turbulenta espectral, modelação sub-malha no espaço de Fourier. Modelação sub-malha no espaço físico, hipótese de equilíbrio local, modelos de Smagorinsky, de escalas semelhantes, gradiente, modelo dinâmicos, mistos, e de transporte de energia cinética sub-malha. Exemplos de simulações das grandes escalas em aplicações industriais. Verificação e validação de simulações das grandes escalas.
SIMULAÇÕES NUMÉRICAS DIRECTAS (DNS), EQUAÇÕES DE NAVIER-STOKES NO ESPAÇO ESPECTRAL, FENOMENOLOGIA DA TURBULENCIA NO ESPACO ESPECTRAL E LIMITAÇÕES DA TEORIA DE KOLMOGOROV.
10 maio 2012, 18:00 • Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva
Elementos da análise espectral e sua aplicação à descrição do campo de velocidades: espaço físico e espaço de Fourier, convolução, teorema de Pareseval, propriedades das transformadas de Fourier. Equações de Navier-Stokes no espaço de Fourier. Energia cinética dos modos de Fourier, tensor do espectro de velocidade, energia cinética do modo K. Energia cinética e taxa de dissipação no espaço de Fourier. Espectro de energia e enstrofia. Espectro de energia na região de equilíbrio universal: lei de 5/3 de Obukhov. Efeito do número de Reynolds nos espectros de energia e de enstrofia. Cascata de energia no espaço de Fourier. Limitações da teoria de Kolmogorov: intermitência interna, teoria de semelhança refinada (Kolmogorov, 1962). O conceito, vantagens e limitações, estimação da resolução necessária e custo computacional, análise e verificação de simulações numéricas directas, exemplos de simulações numéricas directas recentes.
TRANSPORTE TURBULENTO DE ESCALARES PASSIVOS E MODELOS DE FECHO EM UM PONTO
3 maio 2012, 18:00 • Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva
Exemplos de escalares passivos em escoamentos turbulentos; Equações básicas (equação de difusão); Transporte difusivo e convectivo de um campo escalar; difusividade; numero de Peclet e numero de Schmidt; Descrição estatística de um campo escalar num escoamento turbulento; fluxos de temperatura; difusividade turbulenta; cascata de temperatura; Calculo da taxa de dispersão de um escalar passivo no seio de um escoamento turbulento homogéneo; Lei de Richardson; Solução analítica da equação de difusão; Soluções do campo escalar para camadas de corte livres delgadas. Modelos de fecho num ponto: a hipótese de viscosidade turbulenta, modelos de viscosidade turbulenta, modelos a duas equações, modelo de kappa-epsilon, modelos de transporte de tensões de Reynolds, vantagens e limitações dos modelos de fecho num ponto.
ESCOAMENTOS PARIETAIS TURBULENTOS
26 abril 2012, 18:00 • Carlos Frederico Neves Bettencourt da Silva
Escoamentos parietais (camada limite e escoamento num canal). Turbulência em escoamentos parietais. Estrutura do perfil de velocidades: região da parede e região exterior. Balanço de energia cinética turbulenta em escoamentos parietais. Estruturas coerentes em turbulência parietal. Regiões de alta e baixa velocidade (high/low speed streaks) e suas dimensões características. Erupções turbulentas e interacções entre a zona interior e exterior da camada de corte parietal. Turbilhões em gancho de cabelo (haipin vortices) e sua evolução no escoamento. Regeneração. Dinâmica turbilhonar em escoamentos parietais.