Towards natural transition in compressible boundary layers (2016)
- Authors:
- Autor USP: MARTINEZ, GERMAN ANDRES GAVIRIA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: TURBULÊNCIA; EQUAÇÕES DE NAVIER-STOKES; AERONAVES SUBSÔNICAS
- Keywords: PACOTE DE ONDAS; CAMADA LIMITE COMPRESSÍVEL; CAMADA LIMITE INCOMPRESSÍVEL
- Language: Inglês
- Abstract: No presente trabalho, um código DNS (Direct Numerical Simulation) foi desenvolvido para abordar problemas de transição para tubulência em camada limite subsônica compressível em uma placa plana. Foram realizados testes de validação de código, nos regimes linear e não linear do processo de transição, nos regimes incompressível e compressível. O foco do presente trabalho é estudar transição natural modelada por meio de pacotes de onda em camada limite compressível subsônica, e realizar uma análise preliminar da transição induzida por ruído branco. Três assuntos principais foram considerados: uma simulação DNS e uma análise comparativa com o experimento (MEDEIROS; GASTER, 1999b) sobre a evolução de um pacote de ondas em camada limite incompressível, a influência da compressibilidade na evolução de pacotes de ondas no regime subsônico, e por último, um estudo preliminar da transição induzida por ruído branco em Mach 0.2 e Mach 0.9. As comparações realizadas entre a solução numérica e os dados experimentais mostram uma boa concordância, nos regimes linear e não linear, tanto no espaço físico quanto no espaço de Fourier. A simulação numérica deste experimento e a análise realizada neste trabalho, não são encontradas na literatura para o regime incompressível. A análise modal não linear aplicada aos resultados, permitiu identificar a presença das ressonâncias tipo H e tipo K no pacote de ondas. A influência da compressibilidade na evolução dos pacotes de onda foi estudada em Mach 0.7 e Mach 0.9. Na literatura não há trabalhos sobre pacotes de ondas no regime subsônico. No regime linear da transição, os modos oblíquos resultam ser os mais instáveis para Mach > 0.7, como era de esperar, de acordo com os resultados da literatura. No regime não linear, foram observadas estrias de moderada amplitude, associadas com modosde baixa frequência que acabam decaindo. O pacote de ondas em Mach 0.9 apresentou amplificação não linear somente na banda subharmônica, que pode ser associada com transição tipo H ou ressonância dessintonizada. No entanto, o comportamento geral neste regime é estabilizante. Por sua vez, a interação entre pacotes de ondas em Mach 0.9 mostrou um comportamento desestabilizante, pois a interação acaba gerando amplificação não linear em modos que decaem no pacote isolado. Os modos amplificados sugerem a presença do mecanismo de transição oblíqua. Finalmente, a evolução da mesma perturbação constituída por ruído branco em Mach 0.2 e Mach 0.9, resultaram ser completamente diferentes. Na camada limite incompressível foram observados vórtices tipo lambda, que poderiam ser gerados pela presença localizada das ressonâncias tipo H e/ou tipo K. No regime compressível foram observados vórtices distribuídos em todo o domínio, o que sugere a presença da transição oblíqua. Na transição gerada por ruído branco a compressibilidade teve uma influência maior que no pacote de ondas. Nas condições estudadas, a interação entre pacotes de ondas parece ser uma melhor representação do ruído branco no regime compressível
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos, SP
- Date published: 2016
- Data da defesa: 02.09.2016
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ABNT
GAVIRIA MARTÍNEZ, Germán Andrés. Towards natural transition in compressible boundary layers. 2016. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, SP, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-24052017-114027/. Acesso em: 11 nov. 2024. -
APA
Gaviria Martínez, G. A. (2016). Towards natural transition in compressible boundary layers (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos, SP. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-24052017-114027/ -
NLM
Gaviria Martínez GA. Towards natural transition in compressible boundary layers [Internet]. 2016 ;[citado 2024 nov. 11 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-24052017-114027/ -
Vancouver
Gaviria Martínez GA. Towards natural transition in compressible boundary layers [Internet]. 2016 ;[citado 2024 nov. 11 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-24052017-114027/
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