This thesis concerns the wake control and flow dynamic analysis for a flow around a circular cylinder at different Reynolds numbers using reduced models. The wake control and dynamics in the reduced space were addressed using the sensitivity theory and the adjoint method. In the case of wake control, it was possible to predict the physical parameters of the active and passive controllers on the wake of the main cylinder. On the other hand, in the construction of the reduced space, a new shift mode calculated from a perturbation of the mean flow was proposed using the sensitivity to base flow modifications. The mathematical basis of the reduced space was constructed using a Fourier modal decomposition of the flow enriched by the shift mode. The proposed reduced space made possible the recomposition of the flow and the comparison with the physical parameters calculated in the physical space. Additionally, using the reduced space, it was possible to determine the transition dynamics between the equilibrium point of the Navier Stokes equation and the non-linear saturation state using the Landau coefficients obtained in the reduced model, opening the possibility of solving the flow around a 2D and 3D cylinder with low computational cost. / Esta tese trata sobre o controle de esteira assim como a análise dinâmica do escoamento em torno de um cilindro a diferentes números de Reynolds usando modelos reduzidos. O controle de esteira e a dinâmica no espaço reduzido foram abordados usando a teoria da sensibilidade e o método adjunto. No caso de controle de esteira, foi possível prever os parâmetros físicos dos controladores ativos e passivos no escoamento do cilindro principal. Por outro lado, na construção do espaço reduzido, foi proposto um novo modo de deslocamento (shift mode) calculado a partir de uma perturbação do campo médio usando a sensibilidade às modificações do campo base. A base matemática do espaço reduzido foi construída usando uma decomposição modal de Fourier do escoamento enriquecido pelo modo de deslocamento (shift mode). O espaço reduzido proposto possibilitou a recomposição do escoamento e a comparação com os parâmetros físicos calculados no espaço físico. Além disso, usando o espaço reduzido, foi possível determinar a dinâmica de transição entre o ponto de equilíbrio da equação de Navier Stokes e o estado de saturação não linear usando os coeficientes de Landau obtidos no modelo reduzido, abrindo a possibilidade de resolver o escoamento em torno de um cilindro 2D e 3D com baixo custo computacional
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-28082018-082806 |
| Date | 03 May 2018 |
| Creators | Patiño Ramirez, Gustavo Alonso |
| Contributors | Gioria, Rafael dos Santos |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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