Browsing by Author "Parreiras, Helder Nuno Lopes"
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- Estudo de Padrões de Rugosidade para a Redução do ArrastoPublication . Parreiras, Helder Nuno Lopes; Silvestre, Miguel Ângelo RodriguesOs padrões rugosos alinhados na direcção do escoamento que cobrem a pele de tubarões (riblets), são reconhecidos pela capacidade de redução do arrasto de fricção em regime de escoamento turbulento. No entanto, o mecanismo que explica a sua eficácia não é ainda totalmente compreendido. Esta dissertação foca-se no estudo desses padrões, tendo como principal objecto de estudo a implementação e validação de uma ferramenta numérica capaz de prever a eficácia de diferentes geometrias de riblets na redução do arrasto de fricção. Os trabalhos numéricos descritos na literatura, adoptam maioritariamente, métodos numéricos computacionalmente bastante exigentes (Direct Numerical Simulation e Large-Eddy Simulation). Nesta dissertação é adoptado um modelo numérico, recorrendo ao software comercial Ansys Fluent e a recursos computacionais modestos de modo a permitir a sua utilização em ambiente industrial. Uma vez que o escoamento sobre os riblets é caracterizado por grande anisotropia da turbulência, adoptou-se o modelo de turbulência RSM baseado nas equações de transporte da taxa de dissipação específica , uma vez que resolve o escoamento próximo da superfície abdicando da utilização de funções de parede ao mesmo tempo que consegue captar os efeitos da anisotropia. Nesta dissertação é ainda analisada a eficiência dos riblets longitudinalmente senoidais, sendo os resultados contrapostos com os resultados numéricos da bibliografia. São também propostas novas geometrias e é analisado o efeito da assimetria na geometria de riblets na sua eficácia. Os resultados obtidos são comparados com os resultados numéricos e experimentais da bibliografia revelando concordância nas geometrias analisadas, pelo que o modelo de turbulência adoptado demonstrou ser adequado à modelação de riblets. Entre as geometrias analisadas os melhores resultados para a redução do arrasto de fricção, foram obtidos com a geometria rectangular, alcançando uma redução de arrasto de fricção próxima de 10%. As topologias assimétricas, apesar de não promoverem o aumento de eficiência do mecanismo, permitem construir riblets maiores sem prejudicar significativamente a sua eficácia na redução do arrasto de fricção, o que poderá ser um contributo importante para contornar o problema das dificuldades de produção dos riblets, pelo seu diminuto tamanho, é uma das maiores limitações para a sua aplicação à escala industrial.