Marques, José Carlos PáscoaSilvestre, Miguel Ângelo RodriguesOliveira, Rui Vizinho de2016-06-202016-06-202016http://hdl.handle.net/10400.6/4186Turbulence transition modelling is still, albeit the past developments, an active research area of interest for various industry sectors. Its modelling can range from RANS based closures to full DNS computations. The former approach is of course the most feasible simulation methodology. Therefore, RANS based transition models have been developed for industry use. These, range from empirically correlated transition models to physics based phenomenological transition closures. Implementation and validation of these models resulted in a deeper understanding of the processes by which RANS based closures are able to predict turbulence transition onset. The research presented herein on the speci c type of physics in which the transition models are based resulted in an accuracy improvement of an existing turbulence transition closure, the k-kl-!. Additionally, upon gaining a deeper understanding on the role of the pre-transitional ow region, a new turbulence transition model was devised. This is based on a never before applied concept of pre-transitional turbulent vortex deformation due to mean ow shear. This will induce the appearance of a small pre-transitional turbulent viscosity on the edge of the laminar boundary layer. The induced viscosity is a result from the predicted small negative pre-transitional u0v0 values. Although experimentally veri ed, up until now, no model has ever been able to predict this turbulent feature based on a mechanical analogy. The transition V-model was then coupled to a turbulence model, the Spalart-Allmaras closure, resulting in the V-SA transition model. This was validated for a wide range of ow conditions and multiple geometries. It is concluded that the mechanical analogy based closure is a feasible concept with a promising future. Although the developed V-SA turbulence transition model is simple, it is able to predict complex transition phenomenon.A modelação de transição para escoamento turbulento, continua a ser uma área de investigação activa, com interesse para vários sectores industriais. A sua modelação pode abranger desde modelos RANS a simulações DNS. A primeira abordagem é claramente a mais exequível forma de simular transição para turbulência. Como tal, modelos de transição RANS têm vindo a ser desenvolvidos para uso industrial. Estes podem variar desde modelos de correlação empírica a modelos fenomenológicos baseados na física do processo de transição. A implementação e validação destes modelos, resultou num aprofundamento do conhecimento sobre os processos a partir dos quais os modelos RANS têm a capacidade de prever a transição para a turbulência. Para além disto, a pesquisa sobre o tópico especí co de modelos de transição baseados na física do processo de transição, resultou numa melhoria da exactidão de um modelo de transição existente, o k-kl-!. Adicionalmente, após adquirir um conhecimento mais detalhado sobre o papel do escoamento de pré-transição, foi desenvolvido um novo modelo de transição. Este é baseado num conceito nunca antes aplicado de deformação de vórtices presentes na região de pré-transi ção devido ao efeito de corte do escoamento médio. Isto irá induzir o aparecimento de uma pequena viscosidade de pré-transição na fronteira da camada limite laminar. Esta viscosidade é resultante da previsão de pequenos valores negativos de u0v0 na região de pré-transição. Apesar de experimentalmente veri cado, até agora, nenhum modelo conseguiu alguma vez prever este fenómeno turbulento baseando-se numa analogia mecânica. O modelo de transição V-model, foi então acoplado com um modelo de turbulência, o modelo Spalart-Allmaras, resultando no novo modelo de transição, o V-SA. Este foi validado para uma vasta gama de escoamentos assim como com múltiplas geometrias. Conclui-se que, o modelo baseado numa analogia mecânica é um conceito funcional com um futuro promissor. Apesar do modelo de transição desenvolvido, V-SA, ser simples, este tem a capacidade de prever fenómenos de transição complexos.engTransiçãoTurbulênciaRANSOpenFoamFluentdoctoral thesis101406010