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

Thiago Smith Vasconcellos Coimbra de Andrade, Marco Paulsen Rodrigues, Liércio André Isoldi, Jeferson Avila Souza, Felipe Roman Centeno, Luiz Alberto Oliveira Rocha, Francis Henrique Ramos França, Elizaldo Domingues dos Santos

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.

Palavras-chave


LES, RANS, turbulência, convecção forçada em cavidades

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DOI: http://dx.doi.org/10.14808/sci.plena.2015.081302

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