O jato livre ocorre quando um fluido é expandido por meio de um bocal ou orifício para um meio no qual o escoamento não é diretamente afetado por um contorno fixo. Este tipo de escoamento possui uma considerável importância para aplicações industriais, automotivas e aeroespaciais sendo ainda que a melhor compreensão deste tipo de escoamento contribui para otimização de processos e provê análises importantes para o entendimento de fenômenos mais complexos tais como os escoamentos bifásicos e reativos. Desta forma, se faz cada vez mais necessária à realização de análises detalhadas sobre a abordagem de modelagem da turbulência, verificação de hipóteses assumidas para regiões do jato e avaliação de parâmetros que influenciam o escoamento cisalhante livre. Neste trabalho, o problema do jato livre circular axissimétrico foi analisado numericamente. As equações da conservação de massa, quantidade de movimento, energia e da turbulência foram discretizadas aplicando o método de volume finitos. Três diferentes modelos de turbulência, o k- padrão, k- realizável e o v2-f, disponíveis no programa Fluent foram avaliados para jatos livres turbulentos incompressíveis, subsônico e supersônico. Resultados numéricos para cada caso simulado foram comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Adicionalmente hipóteses feitas pela teoria da auto-similaridade na região denominada desenvolvida foram avaliadas. Entre os resultados obtidos se destacam que os modelos testados devem ser utilizados criteriosamente para uma determinada condição de escoamento, o esquema de discretização de segunda ordem apresenta-se como o mais indicado para condições supersônicas, enquanto para o escoamento incompressível e subsônico os esquemas de primeira e segunda ordem fornecem soluções semelhantes. Os parâmetros da região desenvolvida variam com a condição de origem do jato e não somente com a quantidade de momento na saída do jato, como supunha a teoria clássica da similaridade.

A eficiência de motores a combustão está diretamente relacionada a mistura dos reagentes. O que é muito desejado em todos os sistemas, inclusive em sistemas aeroespaciais onde a combustão ocorre de forma contínua como nos motores a jato, motores de foguete, ramjet e scramjet. No caso do scramjet a combustão ocorre em regime supersônico e conhecer como os dois fluidos se misturam na câmera de combustão é muito importante pois o tempo de residência na câmera é muito reduzido, aumentando a importância de uma mistura homogênea para a eficiência da combustão. Em determinados casos pequenas pertubações em um jato vão se amplificar podendo ocasionar a transição do escoamento laminar para turbulento. O que é desejado visto que escoamentos turbulentos são caracterizados pela grande capacidade de mistura. No presente trabalho estudamos a estabilidade de jatos coaxiais composto por dois fluídos com pequenas pertubações na base para escoamentos supersônicos para casos bidimensionais e tridimensionais. O escoamento foi investigado utilizando simulação numérica e a teoria de estabilidade linear, os resultados de ambos os métodos foram comparados, casos com pertubações bidimencionais e tridimencionais foram analizados. As simulações numéricas foram realizadas utilizando diferenças finitas de alta ordem de precisão para a discretização espacial. A integração temporal foi feita utilizando o método de Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados de ambos os métodos mostraram uma boa concordância. / The efficiency of combustion engines are strict related to the mixing between reagents. That is very desire in every aerospace propulsion system, when the combustion is continuous such as rocket engines, ramjets and scramjets. The combustion in scramjet occurs in supersonic speed ith a very small resilience time, know how two fluids are mixed in this case is very important because are direct related to the efficiency of the combustion. In such cases small disturbances in a jet flow can be amplified until occur the transition from a laminar flow to a turbulent flow, that is desired because the great capacity of mixing of turbulent flows. In this work are studied the jet flow stability when the jet are composed by two fluids with small disturbances in the base for supersonic flows in bidimensional and tridimensional cases. The numerical results are obtained by numerical simulation and linear stability theory (LST). High order finite difference schemes are adopted for spatial derivatives. The integration in time are caried out by a fouth order Runge-Kutta scheme. The results obtained by numerical simulation and linear stability theory show good agreement.

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para a estimativa dos efeitos de interferência aerodinâmica sobre empenagens devido a jatos turbulentos, subsônicos e aquecidos. Primeiramente emprega-se um método de diferenças finitas para resolver numericamente as equações de Reynolds com as aproximações de camada limite. As equações de reynolds são resolvidas simultaneamente com a equação diferencial parcial oriundado modelo (K) da energia cinética turbulenta desenvolvido por Prandtl. Desta forma são calculados o campo de velocidade e de temperatura resultante. Na segunda etapa modela-se o campo de velocidade radial induzido pelo jato através de uma distribuição linear de sumidouros. Esta distribuição é utilizada com o "Vortex Lattice Method" no cálculo da interferência aerodinâmica sobre uma empenagem horizontal. Finalmente, são obtidas as curvas de sustentação de uma empenagem horizontal em função das principais variáveis do escoamento do jato.