Simulação numérica da ocorrência de Intermitência durante o colapso da turbulência
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X87947Palavras-chave:
CFD, Estraticação, Intermitência, LES, TurbulênciaResumo
O presente estudo apresenta o uso de simulações de grandes vórtices na análise da laminarização de
um escoamento de Couette plano turbulento, provocado pela aplicação de uma taxa constante de resfriamento na superfície. O aumento da estratificação resulta na diminuição da intensidade da turbulˆencia at´e a laminarização do escoamento. Durante esse processo, observa-se uma transição de regimes no escoamento, de uma camada fracamente estável para uma camada altamente estável, onde ´e detectada a presença de intermitência. A consistência dos resultados é investigada por meio da avaliação da energia cinética turbulenta do escoamento. Os resultados indicam que a malha utilizada é
adequada, capturando cerca de 80% da energia cinética turbulenta, evidenciando a eficácia do modelo
LES na representaç˜ao do colapso da turbulência. No entanto, os resultados também mostram que são
necessários refinamentos adicionais nas superfícies. Ademais, a transição de regimes de escoamento
ocorre apos o pico absoluto do fluxo de energia na forma de calor na superfície. Após a transição, é
observada a ocorrência de intermitência até a supressão de todas as escalas do escoamento turbulento,
resultando na laminarização do escoamento.
Downloads
Referências
Ansorge, C., Mellado, J. P. (2014). Global intermittency and collapsing turbulence in the stratified planetary boundary layer. Boundary-layer meteorology, 153(1), 89–116. DOI: https://doi.org/10.1007/s10546-014-9941-3
Bech, K. H., Tillmark, N., Alfredsson, P. H., Andersson, H. I. (1995). An investigation of turbulent plane couette flow at low reynolds numbers. Journal of Fluid Mechanics, 286, 291–325. DOI: https://doi.org/10.1017/S0022112095000747
Celik, I. B., Cehreli, Z. N., Yavuz, I. (2005). Index of Resolution Quality for Large Eddy Simulations. Journal of Fluids Engineering, 127(5), 949–958. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1990201
Donda, J., Van Hooijdonk, I., Moene, A., Jonker, H., van Heijst, G., Clercx, H., van de Wiel, B. (2015). Collapse of turbulence in stably stratified channel flow: a transient phenomenon. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 141(691), 2137–2147. DOI: https://doi.org/10.1002/qj.2511
Feraco, F., Marino, R., Pumir, A., Primavera, L., Mininni, P. D., Pouquet, A., Rosenberg, D. (2018). Vertical drafts and mixing in stratified turbulence: Sharp transition with froude number. EPL (Europhysics Letters), 123(4), 44,002. DOI: https://doi.org/10.1209/0295-5075/123/44002
Freire, L. S. (2022). Large-eddy simulation of the atmospheric boundary layer with nearwall resolved turbulence. Boundary-Layer Meteorology, pp. 1–19. DOI: https://doi.org/10.1007/s10546-022-00702-z
Holzmann, T. (2016).Mathematics, Numerics, Derivations and OpenFOAM®. Loeben,Germany: Holzmann CFD. Recovered from: https://holzmann-cfd.
Hooijdonk, I. G., Clercx, H. J., Ansorge, C., Moene, A. F., & & Wiel, B. J. (2018). Parametersfor the collapse of turbulence in the stratified plane couette flow.Journal of theAtmospheric Sciences, 75(9):3211–3231. DOI: https://doi.org/10.1175/JAS-D-17-0335.1
Hooijdonk, I. G., Donda, J. M., Clercx, H. J., Bosveld, F. C., & & Wiel, B. J. (2014).Shear capacity as prognostic of nocturnal boundary layer regimes.Journal of theAtmospheric Sciences, 72(4):1518–1532. DOI: https://doi.org/10.1175/JAS-D-14-0140.1
Mahrt, L., Vickers, D. (2006). Extremely weak mixing in stable conditions. Boundary-layer meteorology, 119(1), 19–39. DOI: https://doi.org/10.1007/s10546-005-9017-5
Penttinen, O., Yasari, E., Nilsson, H. (2011). A pimplefoam tutorial for channel flow, with respect to different les models. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 23(2), 1–23.
Pope, S. B. (2001). Turbulent flows. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511840531
Sun, J., Mahrt, L., Banta, R. M., Pichugina, Y. L. (2012). Turbulence regimes and turbulence intermittency in the stable boundary layer during cases-99. Journal of the Atmospheric Sciences, 69(1), 338–351. DOI: https://doi.org/10.1175/JAS-D-11-082.1
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2024 Ciência e Natura
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Para acessar a DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE E EXCLUSIVIDADE E CESSÃO DE DIREITOS AUTORAIS clique aqui.
Diretrizes Éticas para Publicação de Revistas
A revista Ciência e Natura está empenhada em garantir a ética na publicação e na qualidade dos artigos.
A conformidade com padrões de comportamento ético é, portanto, esperada de todas as partes envolvidas: Autores, Editores e Revisores.
Em particular,
Autores: Os Autores devem apresentar uma discussão objetiva sobre a importância do trabalho de pesquisa, bem como detalhes e referências suficientes para permitir que outros reproduzam as experiências. Declarações fraudulentas ou intencionalmente incorretas constituem comportamento antiético e são inaceitáveis. Artigos de Revisão também devem ser objetivos, abrangentes e relatos precisos do estado da arte. Os Autores devem assegurar que seu trabalho é uma obra totalmente original, e se o trabalho e / ou palavras de outros têm sido utilizadas, isso tem sido devidamente reconhecido. O plágio em todas as suas formas constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Submeter o mesmo manuscrito a mais de um jornal simultaneamente constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Os Autores não devem submeter artigos que descrevam essencialmente a mesma pesquisa a mais de uma revista. O Autor correspondente deve garantir que haja um consenso total de todos os Co-autores na aprovação da versão final do artigo e sua submissão para publicação.
Editores: Os Editores devem avaliar manuscritos exclusivamente com base no seu mérito acadêmico. Um Editor não deve usar informações não publicadas na própria pesquisa do Editor sem o consentimento expresso por escrito do Autor. Os Editores devem tomar medidas de resposta razoável quando tiverem sido apresentadas queixas éticas relativas a um manuscrito submetido ou publicado.
Revisores: Todos os manuscritos recebidos para revisão devem ser tratados como documentos confidenciais. As informações ou ideias privilegiadas obtidas através da análise por pares devem ser mantidas confidenciais e não utilizadas para vantagens pessoais. As revisões devem ser conduzidas objetivamente e as observações devem ser formuladas claramente com argumentos de apoio, de modo que os Autores possam usá-los para melhorar o artigo. Qualquer Revisor selecionado que se sinta desqualificado para rever a pesquisa relatada em um manuscrito ou sabe que sua rápida revisão será impossível deve notificar o Editor e desculpar-se do processo de revisão. Os Revisores não devem considerar manuscritos nos quais tenham conflitos de interesse resultantes de relacionamentos ou conexões competitivas, colaborativas ou outras conexões com qualquer dos autores, empresas ou instituições conectadas aos documentos.
