Influência do gradiente de pressão na transição em escoamentos sobre superfícies côncavas

Abstract

Escoamentos sobre superfícies côncavas, como os que ocorrem no intradorso de uma pá de turbina, estão sujeitos à instabilidade centrífuga. A esse tipo de configuração atribui-se possibilidade de transição à turbulência devido a formação dos vórtices de Görtler. Estudos são propostos no sentido de identificar possível influência do gradiente de pressão nos mecanismos de desenvolvimento desses vórtices e sua interação com outras perturbações na transição. O processo de investigação dá-se numericamente por meio do desenvolvimento e uso de um código numérico paralelizado e de alta ordem de precisão. Resultados obtidos caracterizam o gradiente de pressão adverso como mais instável se comparado ao caso neutro ou favorável. Variações no gradiente de pressão não se mostram eficientes no processo de controle da instabilidade. Ao gradiente adverso atribui-se antecipação da região de saturação dos vórtices. Ressalta-se ainda a natureza desestabilizadora do gradiente adverso quanto aos mecanismos de amplificação dos modos varicoso e sinuoso associados à instabilidade secundária.

Effect of Pressure Gradient on the Development of Görtler Vortices

“…Görtler vortices development in boundary layers with pressure gradient is also under study since the late 1990s. A detailed review can be found in Rogenski (2015), who used direct numerical simulation to study nonlinear eff ects in the development of Görtler vortices on boundary layers with constant pressure gradient and linear varying pressure gradient.…”

Simulação numérica de um escoamento transicional sobre uma superfície côncava de curvatura variável com transferência de calor

“…Com essa finalidade, o mesmo processo utilizado na Subsubseção 4.2.2.1 é adotado. O cálculo dos coeficientes da aproximação compacta em questão pode ser visto no estudo de Rogenski (2015).…”

“…A interação entre a instabilidade de Görtler e perturbações não estacionárias pode levar o escoamento a um novo estágio no processo de transição à turbulência, conhecido na literatura como instabilidade secundária. Nesse estágio os efeitos não lineares desempenham papel significativo, e a instabilidade fica condicionada não somente ao escoamento base, mas também à natureza das perturbações não estacionárias (ROGENSKI, 2015).…”

“…A análise da influência do comprimento de onda na direção transversal no processo de transição à turbulência pode ser exemplificada em função de uma caracterização da região de saturação dos vórtices de Görtler. De acordo com Rogenski (2015), essa região associa-se ao ponto de interseção entre os dois principais modos de Fourier, o modo fundamental (k = 1) e o modo de distorção do escoamento médio (k = 0). Este ponto é identificado pelo quadrado preto nas Figs.…”

Aeroacústica computacional através de simulação numérica direta de escoamentos livres cisalhantes compressíveis

“…O conceito de instabilidade de um escoamento em regime permanente está associado a como ele se comporta quando submetido a pequenas e moderadas perturbações, que podem ser introduzidas na forma de uma onda (ROGENSKI, 2015). Se há um decaimento espacial dessas ondas e o escoamento retorna ao seu estado inicial diz-se que o escoamento é estável.…”