[en] TURBULENT FLOW THROUGH A DUCT WITH CURVILINEAR OBSTRUCTION

• Main Author: GLADYS AUGUSTA ZEVALLOS NALVARTE
• Other Authors: ANGELA OURIVIO NIECKELE
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2001
• Subjects: [pt] MODELOS DE TURBULENCIA; [en] TURBULENCE MODELS; [pt] BAIXO REYNOLDS; [en] LOW REYNOLDS; [pt] OBSTRUCAO CURVILINEA; [en] CURVILINEAR OBSTRUCTIUON
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=1780@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=1780@2; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=1780@4; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.1780

[pt] No presente trabalho é realizada uma análise do desempenho de três diferentes modelos de turbulência na previsão de escoamentos que apresentam separação e recolamento. Investigou-se o escoamento turbulento através de dutos com obstruções curvilíneas. Os modelos selecionados pertencem a classe de modelos de duas equações diferenciais k-e para baixos números de Reynolds. A análise tem por objetivo verificar se estes modelos são capazes de captar as regiões de recirculação e recuperação de pressão após a obstrução, grandezas fundamentais para a avaliação da distribuição de tensões. Os campos de velocidade, energia cinética turbulenta, taxa de dissipação obtidos pelos diferentes modelos são comparados com dados numéricos e experimentais na literatura, visando identificar qual é o modelo mais adequado para esse tipo de escoamento. Para a determinação numérica do escoamento na geometria com uma obstrução curvilínea, do tipo cossenoidal, utilizou-se o método de volumes finitos com coordenadas curvilíneas não ortogonais que se adaptam à geometria. Os componentes contravariantes da velocidade foram empregadas como variáveis independentes nas equações de conservação de quantidade de movimento e o acoplamento velocidade pressão foi resolvido pelo algoritmo SIMPLEC. Dentre os modelos testados, nenhum conseguiu reproduzir exatamente todos os dados experimentais, porém concluiu-se que o modelo LSH, proposto por Launder e Sharma (1974) com a modificação proposta por Hanjalic e Launder (1980) apresentou o melhor desempenho, o qual pode ser considerado como satisfatório. === [en] In the present work an analysis of the performance of three different turbulence models in the prediction of flows that present separation and reattachment. The turbulent flow was investigated through ducts with curvilinear obstructions. The selected models belong to the class of models with two differential equations k-e for low numbers of Reynolds. The objective of the analysis is to verify if these models are capable of capturing the recirculation areas and pressure recovery after the obstruction, fundamentals for the evaluation of the distribution of tensions. The fields of velocity, turbulent kinetic energy, dissipation rate obtained by the different models are compared with numeric and experiments data found in the literature, seeking to identify which is the model more adapted for those type of flows. The numeric determination of the fluid flows in the geometry with a curvilinear obstruction, described by a sine curve, was accomplished by a finite volume method with non orthogonal curvilinear coordinates which adapt to the geometry. The countervariants velocity components was employed as independent variables in the momentum conservation equation and the velocity-pressure coupling was solved by the SIMPLEC algorithm . Among all the tested models, none was able to reproduce exactly the experimental data. However, the LSH model, proposed by Launder and Sharma (1974) with the modification proposal for Hanjalic and Launder (1980) presented the best performance, which can be considered satisfactory. === [es] En el presente trabajo se analiza el desempeño de tres modelos de turbulencia diferentes para la previsión de flujos con separación y readherencia. Se investigó el flujo turbulento a través de conductos con obstrucciones curvilíneas. Los modelos seleccionados pertenecen a la clase de modelos de dos ecuaciones diferenciales k-y para bajos números de Reynolds. El análisis tiene como objetivo verificar si estos modelos son capaces de captar regiones de recirculación y recuperación de presión después de la obstrucción, cantidades fundamentales para la evaluación de la distribución de tensiones. Se comparan los campos de velocidad, energía cinética turbulenta, tasa de disipación obtenidos por los diferentes modelos con los datos numéricos y experimentales en la literatura, identificando cuál es el modelo más adecuado para ese tipo de flujo. Para la determinación numérica del flujo en la geometría con una obstrucción curvilínea, del tipo cosenoidal, se utilizó el método de volúmenes finitos con coordenadas curvilíneas no ortogonales que se adaptan a la geometría. Los componentes contravariantes de la velocidad fueron utilizados como variables independentes en las ecuaciones de conservación de movimiento y el acoplamiento velocidad-presión fue resuelto a través del algoritmo SIMPLEC. Ninguno de modelos provados consiguió reproducir exactamente todos los datos experimentales, mas se puede concluir que el modelo LSH, propuesto por Launder y Sharma (1974) con la modificación propuesta por Hanjalic y Launder (1980) presentó el mejor desempeño, que puede ser considerado como satisfactorio.