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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/36135
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Title: Estudo numérico do escoamento entre cilindros dispostos lado a lado : efeito da interação entre esteiras nos coeficientes aerodinâmicos e no desprendimento de vórtices
Authors: Gomes, Thiago Ferreira
Orientador(es):: Goulart, Jhon Nero Vaz
Assunto:: Cilindros
Escoamento
Turbulência
Biestabilidade
Coeficientes aerodinâmicos
Issue Date: 16-Jan-2020
Citation: GOMES, Thiago Ferreira. Estudo numérico do escoamento entre cilindros dispostos lado a lado: efeito da interação entre esteiras nos coeficientes aerodinâmicos e no desprendimento de vórtices. 2019. 102 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Abstract: O presente trabalho visa abordar a interação entre esteiras formadas por um escoamento transversal sobre dois cilindros circulares paralelos dispostos lado a lado variando suas relações de espaçamento, p/d, bem como o número de Reynolds. Nesse trabalho p é dado como a distância entre os centros de dois cilindros e d é a diâmetros dos mesmos. As análises foram feitas em domínio computacional - 2D e 3D, usando um software Ansys CFX. Foram comparados os resultados para diferentes números de Reynolds e diferentes razões de espaçamento p/d. Foi adotado o método de discretização por volumes finitos (MFV) para realizar as simulações. Para este estudo foram simulados três números diferentes de Reynolds, Re = 200, 1000 e 3000 e duas razões de espaçamento p/d=1,50 e 2,00. Os resultados das simulações foram comparados a outros autores que utilizaram semelhantes números de Reynolds e configurações geométricas para avaliar esse problema. O número de Reynolds (Re) foi baseado no diâmetro dos cilindros (d), na velocidade da corrente livre do escoamento (U∞) e na viscosidade cinemática do fluido (ν). A razão de espaçamento (p/d) foi baseada na distância entre o centro dos cilindros (p) e no diâmetro dos cilindros (d). Para a avaliação dos resultados foi realizado uma abordagem URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes), sendo a turbulência modelada de forma isotrópica através do modelo de k-ω SST (Shear Stress Transport). Para ambas as razões de espaçamento e em diferentes números de Reynolds foi detectada a formação de esteiras assimétricas a jusante dos cilindros que se trocam de forma aleatória, isto evidencia o fenômeno este denominado biestabilidade. Foram observadas diferentes topologia de esteiras ao longo das simulações bem como a troca entre elas. Devido à natureza biestável do escoamento as flutuações nos coeficientes aerodinâmicos nos cilindros bem como flutuações nos campos de velocidade no escoamento. Logo, conforme a razão de espaçamento entre os cilindros aumentou os modos biestáveis torna-se mais duradouros e o número de trocas entre uma topologia de esteira e outra tende a diminuir. O número de trocas de topologias de esteira também diminuiu, ao passo que os coeficientes aerodinâmicos tiveram sua magnitude também decrescida.
Abstract: The present work aims to address the interaction between mats formed by a transverse flow on two parallel circular cylinders arranged side by side varying their spacing ratios, p / d, as well as the Reynolds number. In this work p is given as the distance between the centers of two cylinders and d is the diameters thereof. The analyzes were done in computational domain - 2D and 3D, using an Ansys CFX software. Results were compared for different Reynolds numbers and different p / d spacing ratios. The Finite Volume Discretization (FVM) method was used to perform the simulations. For this study three different numbers of Reynolds, Re = 200, 1000 and 3000 and two spacing ratios p/d=1.50 and 2.00 were simulated. The results of the simulations were compared to other authors who used similar Reynolds numbers and geometric configurations to evaluate this problem. The Reynolds number (Re) was based on the diameter of the cylinders (d), the velocity of the free flow current (U∞) and the kinematic viscosity of the fluid (ν). The spacing ratio (p/d) was based on the distance between the center of the cylinders (p) and the diameter of the cylinders (d). For the evaluation of the results, a URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes) approach was performed, with the turbulence being modeled isotropically through the k-ω SST (Shear Stress Transport) model. For both spacing ratios and in different Reynolds numbers the formation of asymmetric mats downstream of the cylinders that were changed at random was detected, this shows the phenomenon called bistability. Different topology of mats was observed along the simulations as well as the exchange between them. Due to the bistable nature of the flow the fluctuations in the aerodynamic coefficients in the cylinders as well as fluctuations in the velocity fields in the flow. Thus, as the ratio of spacing between the cylinders increased, the bistable modes become more durable and the number of exchanges between one tread topology and another tends to decrease. The number of exchanges of mat topologies also decreased, while the aerodynamic coefficients also decreased their magnitude.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2019.
Licença:: 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.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Appears in Collections:FGA - Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia

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