MODELAGEM NUMÉRICA DE ESCOAMENTOS TURBULENTOS PARIETAIS SOB GRADIENTES ADVERSOS DE PRESSÃO

Ailson Santiago de Farias¹; José Luiz Alves da Fontoura Rodrigues¹

¹ Universidade de Brasília - Departamento de Engenharia Mecânica

Resumo

O objetivo deste estudo é a simulação numérica de escoamentos turbulentos parietais submetidos a gradientes adverso de pressão. O domínio numérico é um difusor cônico com um ângulo de divergência total de 8º, com razão de área de 4:1 e considerando escoamento completamente desenvolvido na entrada. Os resultados experimentais do campo médio de pressão, de velocidade, energia cinética de turbulência e coeficiente de arrasto são comparados com os resultados obtidos numericamente, para o número de Reynolds igual a 293.000. A simulação numérica foi realizada utilizando um código de pesquisa bidimensional baseado no método dos elementos finitos. A discretização espacial é feita por elementos P1/isoP2 e a discretização temporal é implementada pelo método das diferenças finitas, em um esquema semi-implícito sequencial. O acoplamento pressão-velocidade é numericamente resolvido pelo algortimo de Uzawa. Para filtrar as não-linearidades, originadas do tratamento simétrico do método de Galerkin para fluxos convectivos, é utilizado o método do balanço da dissipação. As demais não-linearidades numéricas provenientes das leis de paredes são tratadas pelo método dos mínimos resíduos. O resultado obtidos com quatro leis de parede, usadas na implementação da simulação numérica, são avaliados neste trabalho.

Palavras-chave: turbulência; difusor cônico; leis de parede; simulação numérica; elementos finitos.