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DESEMPENHO DO MODELO RNG K- PARA UM ESCOAMENTO-3D EM UMA CURVA DE SEÇÃO RETANGULAR Autores Eugênio Spanó Rosa Rigoberto E. M. Morales Arlindo de Matos.

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1 DESEMPENHO DO MODELO RNG K- PARA UM ESCOAMENTO-3D EM UMA CURVA DE SEÇÃO RETANGULAR Autores Eugênio Spanó Rosa Rigoberto E. M. Morales Arlindo de Matos Fernando A. França Universidade estadual de Campinas - UNICAMP Faculdade de Enganharia Mecânica - FEM Departamento de Energia - DE

2 MODELOS DE TURBULÊNCIA Hipótesse de Boussinesq Modelo padrão (Launder e Spalding, 1974) C = 0.09, k = 1.0, = 1.3, C 1 = 1.44 e C 2 = 1.92

3 Modelo RNG (Yakholt et al. 1992) O parâmetro adimensional,, é definido por e = 4,8, = 0,012 Postula-se que a inserção deste termo fonte adicional na equação da dissipação supera inconsistências do modelo - padrão. C = , k = , = , C 1 = 1.42 e C 2 = 1.68

4 Formulação baseada na Malha Cartesiana Correções nas Áreas das Faces por meio do operador y j, na parte reta do domínio j = 0, na parte curva, j = 1. Formulação para o Escoamento em um Duto Curvo

5 FORMULAÇÃO MATEMÁTICA A equação geral de transporte é expressa por:

6 Utilizando a aproximação da teoria da camada limite as derivadas na direção do escoamento das Eqs. de conservação foram desprezadas. A razão entre a espessura da camada limite e o raio de curvatura do canal R é tipicamente /R 0.06; Os termos da ordem de /R no tensor deformação S ij são desprezados e o P k pode ser expresso por: Simplificações na ModelagemMatemática

7 Equações de Conservação Simplificadas

8 SOLUÇÃO NUMÉRICA - I As equações de conservação, são discretizadas por meio de VF com o esquema híbrido de interpolação e implementadas na forma semi- parabólica (Patrap and Spalding, 1976); Após a integração numérica as correções nas áreas das faces são dads por:

9 O algoritmo utilizado para resolver o problema de acoplamento P-V foi o SIMPLEST (Spalding 1994); A solução numérica das equações foi obtida utilizando-se o PHOENICS - CFD; O domínio computacional: (x,y,z) (3H, H, 15H+ /2) 40 < y + < 70 (y + = u*y/ ); A malha empregada possui 26x50x60 VC, não uniformes em (x,y) e uniforme em z. SOLUÇÃO NUMÉRICA - II

10 Perfis de Velocidade Longitudinal W RESULTADOS NUMÉRICOS

11 Perfis de Energia Cinética Turbulenta Adimensional

12 Contorno de Energia Cinética Turbulenta Adimensional

13 Perfis de Tensão de Cisalhamento Turbulenta Adimensional (vw)

14 CONCLUSÕES A performance do modelo de turbulência RNG é comparada com dados experimentais e o modelo padrão; O campo médio das velocidades foram previstas pelos modelos de modo satisfatório, observou-se a presença do escoamento secundário; A energia cinética turbulenta k, e as tensões apresentaram desvios significativos quando comparados com os dados experimentais; O modelo de Turbulência RNG em termos gerais, não tem um bom desempenho em escoamentos com linhas de corrente curvas.


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