Estudo numérico do escoamento turbulento em modelos florestais

Abstract

O objetivo deste trabalho é o estudo numérico do escoamento turbulento em modelos florestais caracterizados através de modelos. Os modelos em questão são o de um cilindro e de uma matriz de cilindros. Foram utilizadas técnicas híbridas de simulação de escoamentos turbulentos, simulação de grandes escalas e a simulação via decomposição de Reynolds. Os resultados foram obtidos com o código ANSYS CFX. A primeira etapa consiste no escoamento em torno de um cilindro finito. Foram utilizadas para este caso a decomposição de Reynolds, a simulação de grandes escalas e a simulação híbrida conhecida como DES. Os resultados foram estudados através de visualizações do escoamento e comparação numérico-experimental dos perfis de velocidade e de intensidade de turbulência. Foram mostradas também visualizações dos resultados instantâneos do escoamento e análise de espectro do sinal temporal. A etapa seguinte consiste no estudo do escoamento em uma matriz de cilindros com a decomposição de Reynolds. Analogamente, os resultados de visualizações e comparação numérico-experimental foram feitos, juntamente com uma análise estatística espacial. Esta análise irá permitir uma estudo dos fluxos dispersivos, bem como uma análise que determine posições de sondas para aquisição de grandezas do escoamento. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The objective of this work is the numerical study of the turbulent flow in canopy flows with the use of proper models. The models for this work are the flow around a finite cylinder and a cylinder matrix. Hybrid techniques of numerical simulation, alongside with large eddy simulation and Reynolds Averaged Navier-Stokes were used. The results were obtained by the ANSYS CFX commercial software. The first step is the study of the flow around a finite cylinder. For this case, Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes, Large Eddy Simulation and a hybrid technique known as Detached Eddy Simulation were used. The results were studied first by visualizations of the flow, and numerical-experimental comparing of the velocity and turbulence intensity profiles. Also, visualizations of the instantaneous results and spectra analysis of the velocity signal were showed. The second step is the study of the flow over a cylinder matrix with Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes. Like the previous case, the results were studied by flow visualization, and numerical-experimental comparation. Then a spatial statistic analysis were made. This analysis allowed a study of the dispersive fluxes, as well as a threshold of the flow that will determine probing conditions for flow quantities.