[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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:4346 |
| Date | 06 January 2004 |
| Creators | JOSE DINIZ MESQUITA ABRUNHOSA |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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