Avaliação numérica da recuperação de pressão e distorção de escoamentos através de dutos em forma de S
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Ricardo Poley Martins Ferreira
Fernando Diogo de Carvalho Grossi
Fernando Diogo de Carvalho Grossi
Resumo
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.
Assunto
Engenharia mecânica, Mecânica dos fluidos, Método dos elementos finitos, Fluidodinâmica computacional (CFD)
Palavras-chave
Dutos em S, Entradas de ar, CFD
Citação
Departamento
Endereço externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto