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Previous issue date: 2006-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work consists of a hybrid numerical-analytical simulation of the developing and fully developed turbulent flows inside a parallel-plates channel. The Reynolds equations for the mean flow are solved through the Generalized Integral Transform Technique (GITT) in the boundary layer and streamfunction-only formulations. For turbulence closure, the respectively one-equation turbulence models, and some of their variations, developed by Secundov (1972), Baldwin e Barth (1990), Spalart e Allmaras (1992, 1994) and Menter (1997) were employed. Despite of based on the eddy viscosity concept, as the well-known one-equation k-L turbulence model previously adopted in works that made use of the present hybrid solution methodology, such models do not need any explicit length scale, and therefore are more generals, but only one transport equation for the turbulent viscosity or for a variable directly related to the eddy viscosity. In this sense, some simulations for different Reynolds numbers and different turbulent inlet conditions were developed in order to, in function of the obtained results and the convergence studies of the main potentials involved in the simulations, develop a critically and detailed discussion of the main shortcomings and capability predictions of each turbulence model adopted, such as the non-asymptotic development of the longitudinal velocity component and the friction factor fields. As a consequence of the analysis type performed over each turbulence model investigated and, in addition, due to the excellent numerical quality of the obtained results, the present work extends and consolidates the very important role that the integral transform technique may play in the computational fluid dynamics field meanwhile hybrid methodology. / O presente trabalho consiste na simulação numérico-analítica do escoamento turbulento isotérmico, em desenvolvimento e completamente desenvolvido, no interior de um canal de placas planas e paralelas, através da Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT). As equações médias de Reynolds, escritas segundo as hipótese de camada limite são empregadas na formulação de função corrente. Para o fechamento das equações médias da turbulência foram empregados os modelos de turbulência de uma equação de transporte (e algumas de suas variações) desenvolvidos pelos seguintes autores: Secundov (1972), Baldwin e Barth (1990), Spalart e Allmaras (1992, 1994) e Menter (1997). Apesar de baseados no conceito de viscosidade turbilhonar ( eddy viscosity ), como o tradicional modelo de turbulência de uma equação k-L, anteriormente empregado em trabalhos que fizeram uso da presente metodologia híbrida de solução, tais modelos não necessitam de uma escala explícita de comprimento, e por isso são ditos mais gerais, mas sim, de apenas uma equação de transporte para a própria viscosidade turbulenta (ou uma variável diretamente relacionada à própria viscosidade turbulenta). Nesse sentido, foram simuladas algumas situações de escoamentos (diferentes números de Reynolds e diferentes condições de entrada turbulenta) e buscou-se, em função dos resultados obtidos e de estudos de convergência dos principais potenciais envolvidos nas simulações, uma criteriosa e detalhada discussão das capacidades de previsão de certas características inerentes ao escoamento (o pico da componente longitudinal da velocidade no centro do canal e a depressão do fator de atrito, durante o desenvolvimento do escoamento, ou seja, o comportamento não assintótico dessas variáveis no escoamento) por todos os modelos de turbulência empregados. Em função do tipo de análise oferecida sobre cada modelo de turbulência utilizado, e, em adição, da excelente qualidade dos resultados obtidos com o uso da GITT, o presente trabalho extende e consolida o importante papel que a técnica da transformada integral pode desempenhar no campo da simulação computacional, enquanto metodologia híbrida.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5408 |
| Date | 24 February 2006 |
| Creators | Neto., Severino Cirino de Lima |
| Contributors | Lima, João Alves de, Silva, Zaqueu Ernesto da |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica, UFPB, BR, Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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