Influência do gradiente de pressão na transição de escoamentos sobre superfícies côncavas

Resumo

As características dos escoamentos que ocorrem em turbomáquinas são a tridimensionalidade, a ocorrência de separação da camada limite, a recolagem, relaminarização, instabilidade à transição laminar-turbulento, dentre outros efeitos físicos. Mas o quão importante é a transição para a indústria de turbomáquinas? Testes realizados em um compressormostram que a transição pode se estender por 60% da corda de uma pá de turbina. A capacidade de se prever corretamente o local da transição é indispensável para que seja obtida uma melhoria na eficiência das turbinas. O escoamento ao redor de uma pá de turbina, para estudo mais detalhado, pode ser dividido em duas partes: extradorso (parte convexa) e intradorso (parte côncava). Os fenômenos físicos observados em cada uma destas partes são distintos e podem ser estudados separadamente. No presente trabalho o foco é no intradorso de uma pá de turbina, portanto numa superfície côncava. Escoamentos sobre superfícies côncavas estão sujeitos à instabilidade centrífuga, podendo dar origem a vórtices longitudinais, conhecidos como Vórtices de Görtler. Estes vórtices são responsáveis por gerar distorções fortes nos perfis de velocidade. No caso de pás de turbina, o escoamento também está sujeito a um gradiente de pressão. O estudo detalhado do efeito deste gradiente na formação e no desenvolvimento dos Vórtices de Görtler é o principal objetivo deste projeto de pesquisa. Além do estudo da formação dos Vórtices de Görtler, deseja-se estudar também o efeito do gradiente de pressão na instabilidade secundária. Esta instabilidade secundária é a principal responsável pela transição à turbulência em escoamentos contendo Vórtices de Görtler. Para tal, será desenvolvido e implementado um código de simulação numérica direta espacial (DNS - do inglês Direct Numerical Simulation). Espera-se obter resultados que esclareçam o fenômeno físico em questão. (AU)