XXXI Congresso de Iniciação Científica
ESCOAMENTO DO AR ATRAVÉS DE UM CILINDRO
Gabriel Granado Rossi, Cláudio de Conti, Campus Experimental de Rosana, Unidade de Rosana, Engenharia de Energia, gabrielgranadorossi@hotmail.com, bolsista PIBIC/Reitoria.
Palavras Chave: Dinâmica dos Fluidos Computacionais, OpenFOAM, Equações Navier-Stokes
Introdução
Com o aumento da capacidade computacional as simulações numéricas mostram ser uma alternativa mais barata e rápida do que o método experimental.
A Dinâmica de Fluídos Computacional (CFD), trata da resolução numérica de equações diferenciais que descrevem o escoamento de um fluído, para um dado domínio com o auxílio de computadores. O OpenFOAM é um pacote CFD utilizado para resolução numérica de problemas de hidráulica.
Objetivo
O objetivo deste trabalho é realizar a simulação do escoamento bidimensional do ar através de um cilindro com o pacote OpenFoam, a fim de se obter os campos de velocidades e pressões do ar.
Material e Métodos
As equações de Navier-Stokes que descrevem o escoamento de um fluido são dadas por:
𝜇 e 𝜌 são respectivamente a viscosidade e densidade do fluido. ∂U/ ∂t o termo transiente, U ∙
∇U o termo convectivo e ∇2U o termo difusivo das velocidades U. −∇p o gradiente das pressões p.
O OpenFOAM é um software de código aberto gratuito que resolvem problemas de CFD através de três etapas: 1. Pré-processamento: criação da malha e da geometria da malha que representa o modelo, como também a definição de propriedades físicas e condições de contorno do problema; 2.
Processamento: resolução das equações governantes; 3. Pós-processamento: os resultados obtidos são visualizados.
Resultados e Discussão
1. Pré-processamento:
Condições de contorno: Condição de não deslizamento no cilindro; U(𝑡 = 0)= 5m/s; 𝜇 = 16.6 10-3 m²/s e escoamento laminar (Re = 30)
2. Processamento:
- 0.0 s < t < 1.0 s com incremento de 0,00001s 3. Pós-processamento:
Campo de Velocidades:
Na entrada do cilindro U é quase nula devido ao encontro do fluido com o objeto, fazendo com que o escoamento ocorra sobre sua superfície. A direita do cilindro U é pequena também por causa dos vórtices decorrentes do gradiente de pressão adverso (efeito de Vón Karmán Street).
Campo de Pressões:
Aqui o efeito é inverso, como o movimento é quase nulo a energia cinética é muito pequena, pelo principio de Bernoulli a pressão na entrada é alta.
Conclusões
A utilização do OpenFOAM é eficaz na realização de simulações envolvendo CFD uma vez que obteve-se os efeitos esperados para o escoamento externo realizado aqui.
Como próximo passo será feito a simulação do escoamento em torno de um aerofólio (perfil utilizado em turbinas eólicas).
Agradecimentos
O autor agradece a PROPE/UNESP pela bolsa de IC PIBIC/Reitoria
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1 PUIG, Jordi Casacubierta. OpenFOAM GUIDE FOR BEGINNERS.
Barcelona: Etseiat-upc, 2014. 183 p..
2 OpenFOAM User Guide version 4.0. Estados Unidos: The Openfoam
Foundation, 2016.
