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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.43.1997.tde-28022014-101132
Document
Author
Full name
Ailton Pedro Cassettari Junior
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1997
Supervisor
Committee
Cattani, Mauro Sergio Dorsa (President)
Alves, Maria Virgínia
Caldas, Ibere Luiz
Hussein, Mahir Saleh
Meneghini, Julio Romano
Title in Portuguese
Um Tratamento Fenomenológico-Numérico do Problema da Turbulência Aerodinâmica Incompressível a Altos Números de Reynolds
Keywords in Portuguese
Mecânica dos fluídos
Abstract in Portuguese
Partindo do Método dos Painéis e do Método dos Vórtices, bem conhecidos em Aerodinâmica, desenvolvemos um método para cálculo da distribuição de pressão real sobre a superfície externa de corpos arbitrários, imersos num fluxo estável, levemente viscoso. A abordagem utilizada é predominantemente fenomenológica, e a linha de raciocínio seguida é particularmente direta: ênfase é dada ao entendimento da turbulência - seus mecanismos, origem, espectros, estruturas organizadas e sua aplicação a situações práticas. Como primeira aproximação, foi usado o bem conhecido Método de Painéis de Primeira-Ordem para calcular os campos de pressão e velocidade (sem a separação de camada-limite). Em seguida, as pressões reais (após a separação da camada-limite) foram estimadas através do acoplamento entre o Método de Painéis (que fornece valores iniciais) e o Método dos Vórtices (Chorin, Leonard), usando, para o cálculo da escala dissipativa, as hipóteses de Heisenberg da transferência espectral de energia. Os obstáculos têm formas de automóveis. A fim de simplificar o trabalho numérico, somente foi analisada a secção média longitudinal de corpos simétricos, na qual o fluxo local pode ser considerado quase-bi-dimensional. Todavia, não há, nesse procedimento, nenhuma falta de generalidade. Alguns aspectos importantes da aerodinâmica do automóvel, (tais como forças aerodinâmicas, coeficientes de pressão e de arrasto, etc.), bem como da teoria da turbulência homogênea e isotrópica, também foram estudados. Nossas previsões teóricas estão em bom acordo com os resultados experimentais. Isto mostra a plausibilidade e efetividade de nosso método computacional
Title in English
A phenomenological-numerical treatment of the problem of aerodynamic turbulence incompressible in Reynolds number high .
Keywords in English
Fluids mechanics
Abstract in English
From well-estabelished in Aerodynamic Panel Method and Vortex Method, we have developed a method to calculate the real pressure distribution along the external surface of arbitrary bodies immersed in a steady, slightly viscous flow. Our approach is predominantly phenomenological, and our objectives are clearly defined: the understanding of turbulence its mechanism, origin, spectra and organized structures, and its direct application to practical situations. As a first approximation, the well-known first-order Panel Method was used to calculate pressure and velocity fields (without boundary-layer separation). In the following, real pressures (after boundary-layer separation) were estimated coupling the Panel Method (which yields initial values) and Vortex Method (Chorin, Leonard), by using the Heisenbergs spectral energy-transfer hypotheses to calculate the dissipative scale. Obstacles are automobile-shaped. In order tro simplify the numerical calculation only longitudinal midsections of symmetric bodies, in which the local flow can be considered as quasi-two-dimensional, were analyzed. However, there is no lack of generality in such procedure.
 
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Publishing Date
2014-02-28
 
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