Tese

Linear Stability Theory Applied to Three-Dimensional Viscoelastic Fluid Flows (2022)

• Authors:
  • Furlan, Laison Junio da Silva
  • Souza, Leandro Franco de (Orientador)
• Autor USP: FURLAN, LAISON JUNIO DA SILVA - ICMC
• Unidade: ICMC
• Sigla do Departamento: SME
• DOI: 10.11606/T.55.2022.tde-01122022-120757
• Subjects: DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL; VÓRTICES DOS FLUÍDOS; HIDRODINÂMICA; ESTABILIDADE DE SISTEMAS
• Keywords: Análise de estabilidade; Escoamento de fluidos viscoelásticos; Giesekus model; Laminar-turbulent transition; Linear stability theory; LPTT model; Modelo Giesekus; Modelo LPTT; Modelo Oldroyd-B; Modelo UCM; Oldroyd-B model; Stability analysis; Teoria de estabilidade linear; Transição laminar-turbulenta; UCM model; Viscoelastic fluid flow
• Agências de fomento:
  • Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
  • Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
• Language: Inglês
• Abstract: Vários escoamentos de interesse prático são de fluidos viscoelásticos. Devido à aplicabilidade industrial desse tipo de escoamento, é desejável saber como esse escoamento se propaga caso apareçam perturbações no sistema. Supondo que perturbações sejam introduzidas no sistema, dependendo das características do escoamento e do fluido, este pode sofrer uma transição para um estado turbulento, que podem gerar danos às estruturas e até o rompimento de tubulações. A hidrodinâmica dos fluidos viscoelásticos é fortemente afetada pela interação entre as forças inerciais, viscosas e elásticas. A técnica da Teoria da Estabilidade Linear (LST) investiga a propagação das perturbações no escoamento. Esta técnica consiste em resolver um problema de autovalor/autovetor, onde o autovalor mais instável carrega informações quanto a estabilidade do escoamento estudado (a taxa de amplificação das ondas de Tollmien-Schlichting). Este problema de autovalor é resolvido através da função EIG no software MATLAB. Ao resolver este problema de autovalor de forma direta, todo o autoespectro é obtido, entre eles o autovalor que carrega a informação de estabilidade do escoamento. As autofunções associadas a este autovalor também são obtidas, possibilitando a análise da energia das perturbações. Existem muitas formas de se analisar a estabilidade de um escoamento, ao qual as mais comuns são através da taxa de amplificação das perturbações e através da análise da energia dessas perturbações. Na presentepesquisa, a transição laminar-turbulenta é estudada investigando a propagação das ondas de Tollmien-Schlichting. Adotou-se um escoamento de fluido viscoelástico incompressível em um canal tridimensional. As equações constitutivas adotadas foram os modelos Upper-Convected Maxwell (UCM), Oldroyd-B, Giesekus e Linear Phan-Thien-Tanner (LPTT). A análise de estabilidade é realizada verificando a taxa de amplificação das perturbações e construindo um diagrama de estabilidade. Este diagrama é chamado de curva de estabilidade neutra. Para o fluido Oldroyd-B foi verificado que o aumento da contribuição do solvente na mistura estabiliza o escoamento. Para o modelo UCM foi verificado que o aumento da elasticidade desestabiliza o escoamento, tanto para baixas quanto para frequências mais elevadas. Para o modelo Giesekus foi verificado que maiores quantidade de polímero na mistura estabiliza o escoamento para baixos valores do parâmetro desse modelo, e que conforme o valor deste parâmetro aumenta, o escoamento se torna mais instável.
• Imprenta:
  • Publisher place: São Carlos
  • Date published: 2022
• Data da defesa: 07.10.2022

Informações sobre o DOI: 10.11606/T.55.2022.tde-01122022-120757 (Fonte: oaDOI API)
• Este periódico é de acesso aberto
• Este artigo é de acesso aberto
• URL de acesso aberto
• Cor do Acesso Aberto: gold
• Licença: cc-by-nc-sa

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How to cite

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• ABNT

  FURLAN, Laison Junio da Silva. Linear Stability Theory Applied to Three-Dimensional Viscoelastic Fluid Flows. 2022. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-01122022-120757/. Acesso em: 28 dez. 2025.

• APA

  Furlan, L. J. da S. (2022). Linear Stability Theory Applied to Three-Dimensional Viscoelastic Fluid Flows (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-01122022-120757/

• NLM

  Furlan LJ da S. Linear Stability Theory Applied to Three-Dimensional Viscoelastic Fluid Flows [Internet]. 2022 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-01122022-120757/

• Vancouver

  Furlan LJ da S. Linear Stability Theory Applied to Three-Dimensional Viscoelastic Fluid Flows [Internet]. 2022 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-01122022-120757/

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