[pt] Neste trabalho são apresentados de uma pesquisa orientada à modelagem da turbulência de baixos números de Reynolds. Com esse objetivo foi caracterizado o escoamento turbulento de baixos números de Reynolds na região viscosa vizinha a uma parede, na base de dados experimentais e correlação empírica. Sobre essa caracterização foi feita uma análise dos valores médios de interesse para modelos de turbulência de duas equações, a qual permitiu obter conclusões sobre o comportamento da turbulência de baixos Reynolds e propor modelos para a mesma.
Essa modelagem implica em fornecer um fechamento para a equação de dissipação de energia cinética turbulenta e uma expressão para a viscosidade efetiva da turbulência, na região viscosa. O fechamento da equação de dissipação foi feito analisando os termos fontes de vorticidade, usando resultados prévios da ordem de grandeza relativa dos mesmos. A equação de dissipação obtida desse modo não contém funções de amortecimento. Com relação à expressão proposta para calcular a viscosidade efetiva de turbulência, considera-se que a transferência de quantidade de movimento devido à turbulência pode ser obtida em função da energia cinética do escoamento médio.
Considera-se que a modelagem proposta é uma complementação para modelos de turbulência de duas equações, para simular zonas de baixos Reynolds incluídos os casos em sub-camada logarítmica aparente. Problemas de escoamentos turbulentos com cisalhamento médio com diferentes características, usualmente utilizadas para avaliar modelos de turbulência, foram usados como testes.
Como resultados relevantes desta pesquisa, considera-se o fato de se usar em forma sistemática informação experimental para o desenvolvimento de modelos de turbulência, a obtenção de um fechamento para a equação de dissipação sem funções de amortecimento e uma expressão para a viscosidade da turbulência na região viscosa. No caso da viscosidade da turbulência, a expressão proposta permite obter a distribuição da velocidade média na região amortecedora, apresentando boa concordância com dados experimentais. / [en] This thesis presents the results of research work aiming at low Reynolds turbulence modeling. For an stablished boundary layer turbulent low Reynolds flow in the viscous layer near a wall was characterized based on experimental data and empirical polynomials. On this basis an analysis of the distribuition of the mean values in the near-wall region was performed allowing for the proposal of a low Reynolds turbulence model within a two-equation model methodolgy.
The low Reynolds proposal involves a closure to the dissipation equation and the proposal of an effective turbulence viscosity expression. The dissipation equation closure like as the effective viscosity proposal were made based on previous results of scale time rate analysis through the viscous region. On the other hand, the effective turbulence viscosity expression allows for the representation of the Reynolds stress as a function of mean flow kinetic energy.
The low Reynolds turbulence modeling proposal can be seen as a complementation of two eqaution models for low Reynolds turbulence. The model was tested in several case tests of turbulent flow with different kind of mean shear, frequently used for turbulence model assessment.
As main results of this work can be mentioned the systematic use of experimental data to build, analyze and test turbulence models; the closure of the dissipation equation without damping functions and the turbulence effective viscosity expression for the viscous region. This last proposed relation allows for the attainment of a mean velocity distribuition profile in the buffer region, which adequately fits experimental data.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:19290 |
| Date | 20 March 2012 |
| Creators | HUGO DARIO PASINATO |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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