SIMULAÇÕES NUMÉRICAS DE GRANDES ESCALAS DE ESCOAMENTOS SOBRE UM DEGRAU DESCENDENTE

Marcelo Maia Ribeiro Damasceno¹

¹ UFU

Resumo

A turbulência pode ser observada em várias aplicações de engenharia. Na aeronáutica, por exemplo, os escoamentos ao redor das aeronaves são turbulentos, a mistura de combustível e comburente nos motores ocorre através de um escoamento turbulento e o ruído é gerado por vórtices turbulentos na superfície da aeronave. Predições com alto nível de acurácia destes tipos de escoamentos são extremamente necessários para que seja possível a melhoria dos processos de produção, de modo a construir aeronaves menos dispendiosas, com menores "efeitos colaterais" e mais rápidas. Mesmo com a rotineira predição de escoamentos simples, tais como os que ocorrem em dutos, o cálculo de situações com relevância prática não pode ser realizado atualmente e não há perspectivas de que possa ser feito em um futuro próximo. Isto porque há uma infinidade de escalas a serem solucionadas nestes tipos de situações, mas não há capacidade intelectual ou computacional para tal realização. Desta forma, cientistas e engenheiros baseiam-se no constante crescimento do poder de processamento dos microcomputadores, para simular numericamente as propriedades relevantes de escoamentos turbulentos. Neste âmbito, a Fluidodinâmica Computacional ("Computational Fluid Dynamics" - CFD) tem-se mostrado uma importante ferramenta na predição de fenômenos envolvendo fluidos há mais de 40 anos. Tal aproximação pode gerar resultados mais rápidos e baratos na criação ou avaliação de projetos quando comparados com os métodos experimentais, mesmo com a sensível evolução atingida por estes últimos (desenvolvimento de instrumentos menos intrusivos e de alta precisão). Entretanto, condições de operação extremas de temperatura, pressão, velocidades ou geometrias com maior complexidade são de difícil reprodução em laboratório e, da mesma forma, dispendiosos. No presente momento, os principais desafios envolvendo o uso de CFD no meio industrial são a sua confiabilidade e a significativa necessidade de recursos computacionais que o mesmo pode requerer.

Palavras-chave: DEGRAU DESCENDENTE; ESCALAS DE ESCOAMENTOS