Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work is dedicated to perform the mathematical modeling and DNS and LES
simulations of a three-dimensional, temporally evolving incompressible plane wake are
performed, seeking to evidence differences in stability, transition and onset of both coherent
and small scale structures, when the flow is subjected to random perturbations of different
amplitudes. The perturbations are generated using the Random-Flow-Generator (RFG)
technique, being imposed to the flow as initial conditions.
The Navier-Stokes equations are solved in a prismatic domain, with periodic boundary
conditions in all directions, using Fourier pseudospectral method. The invariants of the
velocity gradient tensor, Q and R, are analyzed for random perturbations with magnitudes
10−3, 10−4 and 10−5, showing the onset of their characteristic teardrop correlation map.
Moreover, maps of the second and third invariants of the rate-of-strain tensor, QS and
RS, are shown, in order to evidence the differences in local flow strain and topological
characteristics of the dissipation of kinetic energy. Isosurface plots of Q and QW, as well
as vorticity contours are shown, allowing visual identification of the coherent structures
and confirming patterns predicted by the invariant maps. / O presente trabalho se dedica a modelagem matemática e a simulações numéricas DNS e
LES de uma esteira tridimensional, incompressível, em desenvolvimento temporal, buscando
evidenciar diferenças na estabilidade, transição e no desenvolvimento de estruturas coerentes
e de pequena escala, quando o escoamento é submetido a perturbações randômicas de
diferentes amplitudes. As perturbações são geradas utilizando-se a técnica Random Flow
Generator (RFG), sendo sobrepostas à condição inicial do escoamento.
As equações de Navier-Stokes são resolvidas em um domínio prismático, com condições
de contorno periódicas em todas as direções, utilizando-se o método pseudoespectral de
Fourier. Os invariantes do tensor gradiente de velocidade, Q e R, são analisados para
perturbações de magnitude 10−3, 10−4 and 10−5, mostrando a formação de uma correlação
no formato de gota, característica da resolução das equações de Navier-Stokes. Além disso,
são apresentados mapas do segundo e terceiro invariante do tensor taxa de deformação, QS
e RS, a fim de evidenciar as diferenças locais no escoamento e as características topológicas
na taxa de dissipação de energia cinética. Isosuperfícies de Q e QW, bem como contornos de
vorticidade são apresentados, possibilitando a identificação visual das estruturas coerentes,
e confirmando os padrões de estruturas previstos pelos mapas de invariância. / Mestre em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/14997 |
| Date | 13 August 2015 |
| Creators | Jacob, Bruno Tadeu Pereira |
| Contributors | Silveira Neto, Aristeu da, Souza, Francisco José de, Silva, Renato Aparecido Pimentel da, Thompson, Roney Leon |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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