Large eddy simulation of incompressible and compressible wall bounded turbulent flows

O desenvolvimento de escoamentos turbulentos na presença de paredes ocorre tanto em aplicações industriais quanto na natureza. Essa classe de escoamentos turbulentos possui grandes diferenças comparando-se com turbulência livre e os avanços em técnicas experimentais e poder computacional estão permitindo entender mais profundamente sobre as estruturas turbulentas encontradas em tais escoamentos. Neste trabalho, estudamos escoamentos turbulentos incompressíveis e compressíveis em canais utilizando a técnica de simulação de grandes escalas. Escoamentos incompressíveis em canais com variações de forma são estudados com o propósito de se entender os efeitos de variação de gradiente de pressão e curvatura na formação de instabilidades de streaks. Além disso, os efeitos de variação de forma na anisotropia do escoamento também são investigados através de uma análise dos invariantes to tensor de Reynolds e do balanço espectral de energia cinética turbulenta. Escoamentos supersônicos em canais lisos também são analisados com o intuito de se compreender os efeitos de compressibilidade e número de Reynolds na turbulência e a importância dos modos hidrodinâmicos, térmicos e acústicos nas estruturas turbulentas coerentes. Para isso, uma análise dos efeitos de velocidade de advecção de estruturas de velocidade e propriedades termodinâmicas é apresentada. Finalmente, técnicas de análise modal são aplicadas para investigar a física das estruturas coerentes em escoamentos supersônicos na presença de paredes para diferentes números de Mach e Reynolds (AU)