Estatísticas de camadas limite turbulentas se desenvolvendo sob diferentes gradientes de pressão

Resumo

Camadas limite turbulentas ocorrem na maioria dos escoamentos com aplicações industriais e na natureza, e geralmente se desenvolvem sob gradientes de pressão que modificam suas propriedades de estabilidade e turbulência. Por exemplo, camadas limite em asas de aeronaves, rotores industriais e turbinas eólicas e a gás estão sujeitas a regiões de gradientes de pressão favoráveis e adversos, sendo estes últimos mais suscetíveis à separação. Neste trabalho, realizaremos simulações de grandes escalas (LES, do inglês Large Eddy Simulation) com resolução de parede para analisar as estatísticas de camadas limite turbulentas. Diferentes perfis de aerofólios com arqueamento serão analisados para entender os efeitos de gradientes de pressão adverso nas estatísticas dos escoamentos. Camadas limite serão analisadas para uma faixa de números de Mach subsônicos e números de Reynolds moderados. Um estudo de anisotropia será realizado através da análise do triângulo de Lumley, tensor de anisotropia das tensões de Reynolds, gráficos de dispersão de componentes de velocidade e funções de densidade de probabilidade. O papel do gradiente de pressão será avaliado em termos de balanços de energia cinética turbulenta, e técnicas de decomposição modal de escoamento serão empregadas para extrair estruturas turbulentas coerentes no escoamento. A importância dessas estruturas organizadas será investigada nas estatísticas da turbulência.