Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-23T13:54:08Z
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Previous issue date: 2017-11-07 / O presente estudo tem como objetivo a investigação dos efeitos provenientes da aplicação de campos magnéticos sobre o escoamento de um fluido magnético sujeito a uma expansão abrupta. O descolamento de camada limite provocado pela geometria do problema resulta na formação de zonas de recirculação. Simulações são realizadas visando a avaliação da possibilidade de controle da instabilidade gerada pela geometria deste problema físico, por meio da aplicação de um campo magnético. A formulação teórica do problema é composta de uma revisão das proposições existentes para a equação constitutiva de um fluido magnético, e de uma análise das equações do movimento resultantes de cada proposição. Visando a análise do acoplamento entre o comportamento magnético e hidrodinâmico deste material complexo, equações evolutivas para a magnetização são adotadas. Diferentes proposições são implementadas, incluindo estudos recentes referentes ao efeito da parte simétrica do tensor gradiente de velocidades sobre a magnetização deste meio polarizável. Um código computacional é desenvolvido utilizando o Método das Diferenças Finitas com uma abordagem pseudo-transiente. A formulação vorticidade-função de corrente é implementada para a solução deste problema. Resultados numéricos obtidos para diferentes formulações de equações evolutivas para a magnetização são comparados. Estudos computacionais são conduzidos para números de Reynolds 50 e 100. Observa-se a possibilidade de controle por parâmetros magnéticos do ponto de recolamento da camada limite e, consequentemente, do comprimento da zona de recirculação. / The present work investigates the effects provenient from an external magnetic field application on the flow of a ferrofluid subjected to a sudden expansion. The geometry-driven boundary layer detachment results in the formation of recirculating zones. Simulations were performed in order to evaluate the possibility of controlling this instability via magnetic fields. The theoretical formulation of this physical problem is composed by a review of the propositions for the constitutive equation of a ferrofluid, and by an analysis of the resulting linear momentum equation associated to each proposition. In order to analyze the coupling between the magnetic and hydrodynamic fields of this complex material, different evolutive equations for the global magnetization are considered. Different propositions are implemented, including the latest investigations regarding the effect of the symmetric part of the velocity gradient tensor on the magnetization on this polarizable medium. A computational algorithm is developed using the Finite Differences Method with a pseudo-transient approach. The vorticity-stream function formulation was implemented to solve this physical problem. The numerical results obtained considering different evolutive equations for the global magnetization are compared. Computational studies are conduced for Reynolds numbers 50 and 100. The possibility to control the boundary layer reattachment point due to magnetic parameters, and consequently the length of the recirculating zone, is observed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/25208 |
| Date | 04 August 2017 |
| Creators | Alegretti, Ciro Fraga |
| Contributors | Gontijo, Rafael Gabler |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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