Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/12151
Type: Dissertação
Title: Similarity laws for transpired turbulent flows subjected to pressure gradients, separation and wall heat transfer
Author(s)/Inventor(s): Guimaraes, Mateus Carvalho
Advisor: Cruz, Daniel Onofre Almeida
Abstract: Novas leis de escala para escoamentos turbulentos transpirados com gradientes de pressão não nulos e transferência de calor na parede são propostas. A nova lei de parede é a primeira na literatura a considerar os efeitos combinados da transpiração e gradiente de pressão, incluindo o fenômeno da separação do escoamento. A questão da similaridade dos perfis de velocidade e temperatura média na região próxima a parede é estudada e encontra-se que perfis provenientes de escoamentos com diferentes taxas de transpiração são similares quando escalados por novas expressões para a velocidade e temperatura características do escoamento, respectivamente, deduzidas neste trabalho a partir de uma análise de ordens de grandeza da equação aproximada do movimento. O domínio de validade das leis de parede é estendido, para incluir a região externa da camada limite, utilizando o caráter intermitente do escoamento nesta região. A nova formulação é comparada com mais de 200 perfis de velocidade e temperatura média provenientes de diversas bases de dados de escoamentos turbulentos e também com diferentes modelos de turbulência disponíveis na literatura mostrando que, para a maioria dos perfis analisados, a teoria proposta se ajusta melhor aos dados.
Abstract: New scaling laws for transpired turbulent flows with non-zero pressure gradients and wall heat transfer are derived. The new wall laws are the first presented in literature that consider flow transpiration and separation. It emerges from the proposed scaling that mean velocity and temperature profiles are self-similar with respect to the transpiration rate in the whole near wall region of the flow. The domains of validity of the wall laws are extended, to include the outer region of the boundary layer, using the intermittent character of the flow in that region. It is found that the intermittency factor used in the model is a universal function of the wall normal direction scaled by the boundary layer thickness. The new theory is compared to over 200 experimental and DNS mean velocity and temperature profiles from several turbulence databases and with other turbulence models as well showing that, for most of the profiles analyzed, the new formulation gives a better fit to the data.
Keywords: Turbulência
Separação de fluxo
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Feb-2018
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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