Estudo numérico de escoamentos turbulentos com convecção forçada em cavidades cilíndricas: comparação entre LES e RANS

Autores

  • Thiago Smith Vasconcellos Coimbra de Andrade Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil
  • Marco Paulsen Rodrigues Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil
  • Liércio André Isoldi Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil
  • Jeferson Avila Souza Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil
  • Felipe Roman Centeno Escola Politécnica, Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 93022-000, São Leopoldo-RS, Brasil.
  • Luiz Alberto Oliveira Rocha Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 90050-170, Porto Alegre - RS, Brasil
  • Francis Henrique Ramos França Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 90050-170, Porto Alegre - RS, Brasil
  • Elizaldo Domingues dos Santos Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.14808/sci.plena.2015.081302

Palavras-chave:

LES, RANS, turbulência, convecção forçada em cavidades

Resumo

O presente trabalho apresenta um estudo numérico comparando o emprego da Simulação de Grandes Escalas (LES) e Modelagem Clássica (RANS) com o modelo kε para a predição dos campos médios e estatísticos em um escoamento turbulento com convecção forçada em cavidades cilíndricas (escoamento de base cisalhante livre) a ReD = 22000 e Pr = 0.71. No âmbito da convecção forçada, o principal propósito é verificar se o uso das diferentes metodologias para abordagem da turbulência pode conduzir a diferenças consideráveis nos fluxos convectivos nas superfícies da cavidade. Além disso, as diferenças dos campos médios e estatísticos de temperatura também são importantes para futuras análises de escoamentos com mecanismos combinados de convecção e radiação térmica em meios participantes, i.e., investigando a influência das Interações Turbulência-Radiação (TRI). As equações de conservação são resolvidas através do Método de Volumes Finitos (FVM). Os resultados revelaram que o jato apresentou uma maior penetração na cavidade cilíndrica para a simulação realizada com LES, enquanto um maior espalhamento radial foi observado no caso com o modelo RANS k - ε. Apesar de apresentarem uma tendência similar, diferenças significativas foram observadas para os campos médios, estatísticos e fluxos convectivos preditos com LES e RANS.

Biografia do Autor

Thiago Smith Vasconcellos Coimbra de Andrade, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil

http://lattes.cnpq.br/1277367948289056

Marco Paulsen Rodrigues, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil

Liércio André Isoldi, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil

http://lattes.cnpq.br/3761060945802171

Jeferson Avila Souza, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil

http://lattes.cnpq.br/5324300115339036

Felipe Roman Centeno, Escola Politécnica, Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 93022-000, São Leopoldo-RS, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/9451236545064358

Luiz Alberto Oliveira Rocha, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 90050-170, Porto Alegre - RS, Brasil

http://lattes.cnpq.br/2535324018884724

Francis Henrique Ramos França, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 90050-170, Porto Alegre - RS, Brasil

http://lattes.cnpq.br/0130170792157449

Elizaldo Domingues dos Santos, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), 96021-900, Rio Grande-RS, Brasil

http://lattes.cnpq.br/6854950768271660

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Publicado

2015-08-31

Edição

Seção

VI Conferência Sul em Modelagem Computacional