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[en] TURBULENT FLOW THROUGH A DUCT WITH CURVILINEAR OBSTRUCTION / [es] FLUJO TURBULENTO EN UN CONDUCTO CON OBSTRUCCIÓN CURVILÍNEA / [pt] ESCOAMENTO TURBULENTO EM UM DUTO COM OBSTRUÇÃO CURVILÍNEAGLADYS AUGUSTA ZEVALLOS NALVARTE 31 July 2001 (has links)
[pt] No presente trabalho é realizada uma análise do desempenho de três diferentes modelos de turbulência na previsão de escoamentos que apresentam separação e recolamento. Investigou-se o escoamento turbulento através de dutos com obstruções curvilíneas. Os modelos selecionados pertencem a classe de modelos de duas equações diferenciais k-e para baixos números de Reynolds. A análise tem por objetivo verificar se estes modelos são capazes de captar as regiões de recirculação e recuperação de pressão após a obstrução, grandezas fundamentais para a avaliação da distribuição de tensões. Os campos de velocidade, energia cinética turbulenta, taxa de dissipação obtidos pelos diferentes modelos são comparados com dados numéricos e experimentais na literatura, visando identificar qual é o modelo mais adequado para esse tipo de escoamento. Para a determinação numérica do escoamento na geometria com
uma obstrução curvilínea, do tipo cossenoidal, utilizou-se o método de volumes finitos com coordenadas curvilíneas não ortogonais que se adaptam à geometria. Os componentes contravariantes da velocidade foram empregadas como variáveis independentes nas equações de conservação de quantidade de movimento e o acoplamento velocidade pressão foi resolvido pelo algoritmo SIMPLEC. Dentre os modelos testados, nenhum conseguiu reproduzir exatamente todos os dados experimentais, porém concluiu-se
que o modelo LSH, proposto por Launder e Sharma (1974) com a modificação proposta por Hanjalic e Launder (1980) apresentou o melhor desempenho, o qual pode ser considerado como satisfatório. / [en] In the present work an analysis of the performance of three different turbulence models in the prediction of flows that present separation and reattachment. The turbulent flow was investigated through ducts with curvilinear obstructions. The selected models belong to the class of models with two differential equations k-e for low numbers of Reynolds. The objective of the analysis is to verify if these models are capable of capturing the recirculation areas and pressure recovery after the obstruction, fundamentals for the evaluation of the distribution of tensions. The fields of velocity, turbulent kinetic energy, dissipation rate
obtained by the different models are compared with numeric and experiments data found in the literature, seeking to identify which is the model more adapted for those type of flows. The numeric determination of the fluid flows in the geometry with a curvilinear obstruction, described by a sine curve, was accomplished by a finite volume method with non orthogonal curvilinear coordinates which adapt to the geometry. The countervariants velocity components was employed as independent variables in the momentum
conservation equation and the velocity-pressure coupling was solved by the SIMPLEC algorithm . Among all the tested models, none was able to reproduce exactly the experimental data. However, the LSH model, proposed by Launder and Sharma (1974) with the modification proposal for Hanjalic and Launder (1980) presented the best performance, which can be considered satisfactory. / [es] En el presente trabajo se analiza el desempeño de tres modelos de turbulencia diferentes para la
previsión de flujos con separación y readherencia. Se investigó el flujo turbulento a través de
conductos con obstrucciones curvilíneas. Los modelos seleccionados pertenecen a la clase de
modelos de dos ecuaciones diferenciales k-y para bajos números de Reynolds. El análisis tiene como
objetivo verificar si estos modelos son capaces de captar regiones de recirculación y recuperación de
presión después de la obstrucción, cantidades fundamentales para la evaluación de la distribución de
tensiones. Se comparan los campos de velocidad, energía cinética turbulenta, tasa de disipación
obtenidos por los diferentes modelos con los datos numéricos y experimentales en la literatura,
identificando cuál es el modelo más adecuado para ese tipo de flujo. Para la determinación
numérica del flujo en la geometría con una obstrucción curvilínea, del tipo cosenoidal, se utilizó el
método de volúmenes finitos con coordenadas curvilíneas no ortogonales que se adaptan a la
geometría. Los componentes contravariantes de la velocidad fueron utilizados como variables
independentes en las ecuaciones de conservación de movimiento y el acoplamiento
velocidad-presión fue resuelto a través del algoritmo SIMPLEC. Ninguno de modelos provados
consiguió reproducir exactamente todos los datos experimentales, mas se puede concluir que el
modelo LSH, propuesto por Launder y Sharma (1974) con la modificación propuesta por Hanjalic y
Launder (1980) presentó el mejor desempeño, que puede ser considerado como satisfactorio.
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[en] TURBULENT COMPLEX FLOW SIMULATION WITH CLASSICAL MODELING AND LARGE EDDY SIMULATION / [pt] SIMULAÇÃO DE ESCOAMENTO TURBULENTO COMPLEXO COM MODELAGEM CLÁSSICA E DE GRANDES ESCALASJOSE DINIZ MESQUITA ABRUNHOSA 06 January 2004 (has links)
[pt] Uma investigação da capacidade de previsão de modelos de turbulência baseados na modelagem estatística clássica e de grandes escalas é apresentada. A modelagem estatística clássica de turbulência (média de Reynolds) foi analisada, através da solução de escoamentos complexos, como, por exemplo, o escoamento turbulento em degrau (backstep). Especial atenção foi dada aos modelos kapa-epsilon de baixo Reynolds
e as variantes renormalizadas (RNG). O comportamento dos vários termos da equação da energia cinética turbulenta na região da parede foram analisados em detalhes, especialmente o termo de difusão de pressão. Avaliou-se a importância da correta modelagem do termo de difusão de pressão sobre as predições dos modelos de baixo número de Reynolds, nas regiões de recirculação. Alguns modelos,
propostos na literatura para o termo de difusão de pressão, foram também avaliados teórica e numericamente. A capacidade de previsão da metodologia de simulação de grandes escalas (LES por Large Eddy Simulation) também foi realizada. O desempenho do modelo de Smagorinsky para prever escoamentos limitados por fronteiras sólidas foi avaliado do ponto de vista computacional. Utilizou-se o método de volumes finitos para integrar tanto as equações médias de Reynolds quanto as equações LES. O escoamento turbulento em canal foi resolvido de modo bidimensional e tridimensional. Já o escoamento em degrau (backstep) foi resolvido exclusivamente de modo bidimensional, enquanto o escoamento em um duto de seção quadrada foi simulado de modo tridimensional. Os resultados foram comparados com
aqueles obtidos pelos modelos de baixo Reynolds, analisando-se a relação custo-benefício. / [en] An investigation of turbulence models prediction capacity
based on classical statistical modeling and large eddy
simulation (LES) is presented. The classical statistical
modeling (average of Reynolds) was analyzed, by
investigating the solution of complex flows, as, for
example, the turbulent flow past a backwardfacing-
step (backstep). Special attention was given to low
Reynolds number k-e models and models derived by
renormalization group theory (RNG). The behavior of the
different terms in the turbulent kinetic energy equation in
the near wall region was examined in details, specially the
pressure diffusion term. It was evaluated the importance of
the correct modeling of the pressure diffusion term on
the predictions of the low Reynolds number models, in
recirculating flows. A few models, proposed in the
literature for the pressure diffusion term, were also
evaluated theoretically and numerically. The prediction
capacity of large eddy simulation (LES) technique was also
investigated. The ability of Smagorinsky model to predict
complex limited wall flows was analyzed from a computational
standpoint. The finite-volume method was employed to
integrate both the Reynolds average and LES equations. The
fully developed turbulent channel flow was solved in two-
dimensional and three-dimensional numerical simulations. The
turbulent flow over a backward-facing-step was computed
exclusively in a twodimensional manner, while the fully
developed turbulent flow in a straight square duct was
simulated in a three-dimensional manner. The results were
compared with those obtained by the low Reynolds models,
analyzing the cost-benefit relation.
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[en] PREDICTION OF VELOCITY DISTRIBUTIONS IN ROD BUNDLE AXIAL FLOW, WITH A STATISTICAL MODEL (K-E) OF TURBULANCE / [pt] ESTUDO ANALÍTICO DA DISTRIBUIÇÃO DE VELOCIDADES NO ESCOAMENTO AXIAL ATRAVÉS DE FEIXES DE BARRAS, COM UM MODELO ESTATÍSTICO (K-E) DE TURBULÊNCIAHUGO CARDOSO DA SILVA JUNIOR 27 March 2019 (has links)
[pt] Elementos combustíveis de reatores nucleares são, em geral, constituídos por feixes de barras, através dos quais o refrigerante escoa axialmente. A confiabilidade do projeto termohidráulico destes elementos está ligada a um conhecimento detalhado do campo (principal e secundário) de velocidades. Um modelo estatístico de turbulência (K-E) é aplicado na determinação dos escoamentos principal e secundário, tensões de cisalhamento na parede e coeficiente de atrito para regime turbulento desenvolvido permanente, com fluido incompressível escoando axialmente através de feixes de barras em arranjo triangular ou quadrado. O método numérico emprega a vorticidade e a função corrente na descrição do campo de velocidades. Os resultados ovtidos estão, para diferentes números de Reynolds e diferentes razões de aspecto (P/D) de acordo com os resultados experimentais e analíticos de diversos investigadores. / [en] Reactor fuel elements generally consist of rod bundles with the coolant flowing axially through the region between the rods. The confiability of the thermohydraulic design of such elements is related to a detailed description of the velocity field. A two-equation statistical model (K-E) of turbulence is applied to compute main and secondary flow fields, wall shear stress distributions and friction factors of steady, fully developed turbulent flows, with incompressible, temperature independent fluid flowing axially through triangular or square arrays of rod bundles. The numerical procedure uses the vorticity and the stream function to describe the velocity field. Comparison with experimental and analytical data of several investigations is presented. Results are in good agreement.
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Desarrollo de un modelo hidrodinámico tridimensional para el estudio de la propagación de ondas largas en estuarios y zonas somerasCastanedo Bárcena, Sonia 31 March 2000 (has links)
En la presente tesis se analizan los aspectos teóricos y prácticos necesarios para el desarrollo de un modelo numérico tridimensional válido para los estuarios típicos del Norte de España, cuyas características principales son la existencia de importantes gradientes de profundidad, , y de zonas que se inundan y se secan periódicamente debido al efecto de la marea astronómica.De la revisión del estado del conocimiento sobre modelado hidrodinámico tridimensional en zonas someras, se ha concluido que aunque existen varios modelos tridimensionales propuestos para estuarios, ninguno está preparado para su aplicación en los casos de estudio de esta tesis. La anterior aseveración está principalmente relacionada con tres temas fundamentales: sistema de coordenadas, representación de la turbulencia y simulación de la inundación - secado del dominio de cálculo. Se ha investigado con detalle estos aspectos y como resultado se ha desarrollado un modelo que incluye el resultado de la investigación realizada y que ha sido validado tanto con soluciones analíticas, como con datos de laboratorio y de campo.
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Emisiones de material particulado en el almacenamiento de minerales a la intemperieTorno Lougedo, Susana 20 November 2008 (has links)
La Tesis Doctoral estudia el comportamiento de las emisiones de polvo generadas en las parvas ó sistemas de almacenamiento de minerales a la intemperie fundamentalmente en sistemas portuarios, en parques de centrales térmicas, cementeras y explotaciones mineras, para lograr la modelización del fenómeno de la puesta en suspensión de partículas sólidas y su propagación, evaluar las variables que en ello interfieren y recomendar las líneas de actuación para minimizar el impacto ambiental. Ha sido por tanto una investigación orientada a la definición de metodologías, modelos y técnicas con la intención de evaluar, simular y monitorizar las características de las nubes de polvo. En los estudios se emplearon las más importantes herramientas computacionales específicas y generales adaptadas al estudio tales como la Modelización-Animación en 3D, los Elementos Finitos (códigos MEF), los códigos numéricos (CFD4D) y los Elementos Discretos (PFC4D).
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