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http://hdl.handle.net/1843/32511| Type: | Dissertação |
| Title: | Avaliação numérica da recuperação de pressão e distorção de escoamentos através de dutos em forma de S |
| Authors: | Leandro Souza de Moura Lima |
| First Advisor: | Rudolf Huebner |
| First Referee: | Ricardo Poley Martins Ferreira |
| Second Referee: | Fernando Diogo de Carvalho Grossi |
| Abstract: | Neste trabalho é estudado a capacidade de simulações CFD aplicadas para a predição de escoamentos de entradas de ar em formato S. Simulações numéricas, resolvendo as equações compressíveis de Navier Stokes com média de Reynolds, são realizadas para o caso teste de duto em S do 3 o AIAA Propulsion Aerodynamic Workshop, para configuração do duto sem e com uma fileira de geradores de vórtices instalados. As simulações numéricas são realizadas usando o código CFD++ e uma malha computacional híbrida não-estruturada. A influência da inclusão da geometria da instrumentação do experimento nas simulações é investigada considerando a geometria da carenagem do rake e, também, a geometria completa do rake incluindo as probes. Alguns aspectos da modelagem das probes também são discutidos em detalhes. A vazão mássica do experimento é estimada permitindo uma comparação direta dos resultados da simulação numérica com os valores experimentais, como a pressão estática na parede ao longo do duto e os índices que caracterizam a qualidade do escoamento no plano da interface aerodinâmica: a recuperação de pressão total e a distorção do escoamento. Três diferentes modelos de turbulência, baseados na viscosidade turbulenta, são avaliados: o modelo de uma equação Spalart-Allmaras e os modelos de duas equações k-ε Realizável e Shear Stress Transport. Um rake virtual de 200 probes também é proposto, além do rake padrão de 40 probes, para enriquecer as comparações dos índices de distorção e recuperação de pressão total. Em geral, observa-se uma boa concordância entre os resultados experimentais e a pressão estática na parede das simulações numéricas e a topologia da pressão total no plano da interface aerodinâmica. Algumas discrepâncias são verificadas para os índices de distorção e discutidas em detalhes. |
| Abstract: | In this thesis, the accuracy of CFD simulations is evaluated when applied to the prediction of the airflow through S-shaped air inlets. Compressible Reynolds-average Navier-Stokes computations are conducted for the AIAA 3 rd Propulsion Aerodynamic Workshop S-shaped duct test case, in a clean configuration and also with a single row of vortex generators. The numerical simulations are performed using the CFD++ software and a hybrid grid. The influence of modelling the geometric representation of the probe instrumentation is investigated by considering the rake fairing geometry and also the geometry of the complete rake with the probes. Some aspects of the probe modelling are also discussed. The experiment mass flow rate is estimated allowing a direct comparison of the numerical simulation results with the experimental values, such as the wall static pressure along the duct and total pressure recovery and distortion indices at the aerodynamic interface plane. Three eddy-viscosity turbulence models are evaluated: the one-equation Spalart-Allmaras, and the two-equation realizable k-ε and shear stress transport models. A virtual 200-probe rake is also proposed, beyond the standard 40-probe rake, to enrich the comparison of the total pressure recovery and distortion indices. It is observed an overall good agreement between experimental results and the numerical wall static pressure and the total pressure topology at the aerodynamic interface plane. Some discrepancies for the distortion indices are observed and discussed in detail. |
| Subject: | Engenharia mecânica Mecânica dos fluidos Método dos elementos finitos Fluidodinâmica computacional (CFD) |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/32511 |
| Issue Date: | 30-Jul-2018 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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