Modelos de parede para utilização em simulações de grandes escalas de escoamentos turbulentos com efeitos de não equilíbrio

Resumo

Este projeto de pesquisa de doutorado tem como principal objetivo o estudo, aprimoramento e desenvolvimento de modelos de parede para utilização em simulações de grandes escalas (LES) de escoamentos turbulentos que apresentam efeitos de não equilíbrio. A abordagem LES (Large Eddy Simulation) utilizando modelos de parede tem como objetivo evitar a solução direta das estruturas dinâmicas turbulentas na região interna da camada limite, que eleva o custo computacional em escoamentos com alto número de Reynolds e torna a simulação LES proibitiva. Ao invés disso, essa região é modelada através de modelos de parede, reduzindo este custo e tornando as simulações LES praticáveis em escoamentos complexos. Nesse sentido, é área de pesquisa ativa atualmente a utilização e desenvolvimento de modelos de parede que sejam capazes de capturar correta e eficientemente os fenômenos físicos da turbulência nesta região da camada limite, especialmente quando o escoamento apresenta efeitos de não equilíbrio, como gradiente adverso de pressão, separação de camada limite e transição de regime laminar-turbulento. O presente projeto de pesquisa dará enfoque principal a duas frentes: 1) aprimoramento/desenvolvimento de modelos de parede que levem em consideração efeitos de não equilíbrio; 2) utilização de mecanismos do tipo sensores para verificar a transição laminar-turbulenta. Para tanto, a ferramenta LES atualmente em uso no grupo de pesquisas do Laboratório de Aerodinâmica Computacional do DCTA/IAE será modificado a fim de possibilitar o emprego de modelos de parede. Os resultados obtidos através do uso dos modelos de parede aprimorados e/ou desenvolvidos serão confrontados com resultados experimentais e outras simulações numéricas da literatura para que sua eficácia seja comprovada, e as conclusões e principais contribuições publicadas em periódicos especializados. (AU)