Estudo experimental da transição da camada limite sob a influência de um ressalto retangular (2025)
- Authors:
- Autor USP: LAZARO, LENZ JOSSUE LOPEZ - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SAA
- DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-28082025-074217
- Subjects: AEROACÚSTICA; TURBULÊNCIA; DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL
- Keywords: Ondas Tollmien-Schlichting (T-S).; Ressalto retangular.; Transição abrupta.; Transição da camada limite.
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Na indústria aeronáutica, garantir superfícies lisas nas aeronaves é de grande importância. Qualquer imperfeição pode ocasionar alterações significativas no desempenho aerodinâmico, resultando em um aumento substancial do coeficiente de arrasto global de uma aeronave. Com o objetivo de compreender os fenômenos envolvidos, este trabalho apresenta um estudo experimental dos efeitos de um ressalto retangular bidimensional com quinas vivas sobre os processos de transição da camada limite. A variação da altura da rugosidade localizada promove o crescimento de ondas de perturbação, até provocar a mudança do ponto de transição da camada limite de laminar para turbulento. Os experimentos foram conduzidos no Túnel de Vento de Baixo Ruído Acústico e Turbulência (LANT) da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. O modelo experimental consiste em uma placa plana de alumínio com um comprimento de 2, 00 m, contendo um ressalto fixado na posição x = O, 615 m a partir do bordo de ataque. O ressalto, possui uma largura de 30 mm e uma altura ajustável de até 20 mm. A altura do ressalto foi normalizada pela espessura de deslocamento da camada limite, δ*h, sendo os experimentos realizados até a razão de δ*h = 2, 7. Ao longo da placa plana foi determinado por meio de um ajuste de curva, um fator m = 0,0234, que indica um gradiente de pressão levemente favorável. Para as medições, foram empregadas duas técnicas principais: (i) o tubo de Preston, posicionado sobre a superfície da placa e deslocado ao longo da linha central para identificar o ponto de transição; e (ii) a anemometria à fio quente, utilizada para medir tanto a velocidade média quanto sua componente de flutuação em pontos específicos da região da camada limite. Os resultados experimentais revelaram o impacto da altura do ressalto retangular na intensificação das ondas Tollmien-Schlichting. Observou-se o crescimento das perturbações escalam coma potência ao quadrado de hδ*h, mostrando que os dados coletados seguem esse comportamento até valores de hδ*h ‹ 1. Adicionalmente, foi estudado o efeito do número de Reynolds baseado na espessura de deslocamento da camada limite no local do ressalto, revelando o aumento no valor de Δn qual indica a taxa de crescimento das ondas T-S influenciada pela altura do ressalto, isto para uma determinada frequência, conforme Reδ*h aumenta. Além disso, constatou-se que o local da transição desloca-se progressivamente a montante com o aumento da altura do ressalto, verificando assim que para o nível de turbulência atual do túnel de vento, o ressalto retangular tem um impacto maior na transição em comparação a um Backward Facing Step (BFS) ou um Forward Facing Step (FFS). Por fim, observou-se que há determinadas alturas em que a transição para o regime turbulento acontece imediatamente após o local do ressalto. Dessa forma, confirmou-se que o ressalto promove a transição com menores alturas em comparação aprofundidades maiores de uma cavidade, quando normalizadas por δ*h. A compreensão desses fenômenos é essencial para uma avaliação mais precisa do desempenho aerodinâmico das aeronaves, contribuindo para o desenvolvimento de estratégias de projeto mais eficientes em futuras configurações aerodinâmicas
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 16.06.2025
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
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-
ABNT
LÁZARO, Lenz Jossue López. Estudo experimental da transição da camada limite sob a influência de um ressalto retangular. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-28082025-074217/. Acesso em: 10 abr. 2026. -
APA
Lázaro, L. J. L. (2025). Estudo experimental da transição da camada limite sob a influência de um ressalto retangular (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-28082025-074217/ -
NLM
Lázaro LJL. Estudo experimental da transição da camada limite sob a influência de um ressalto retangular [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 10 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-28082025-074217/ -
Vancouver
Lázaro LJL. Estudo experimental da transição da camada limite sob a influência de um ressalto retangular [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 10 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-28082025-074217/
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