Simulação RANS de configurações de jatos em tandem num escoamento cruzado

Abstract

O estudo apresentado nesta dissertação vem na continuação do trabalho realizado por José Godinho (Godinho, 2021). Nesta dissertação pretende-se estudar numericamente o escoamento em torno de chaminés cilíndricas expostas a um fluxo cruzado. O estudo numérico foi realizado recorrendo ao software comercial de modelação e simulação ANSYS Fluent R2. Com base nas conclusões de um estudo anterior, as simulações foram realizadas utilizando o modelo de turbulência k − ε. O software utiliza o método de volumes finitos para poder resolver as equações de Navier-Stokes, utilizando um método de acoplamento parcial entre velocidade e pressão. O estudo iniciou-se pela elaboração de um domínio computacional baseado no domínio utilizado por José Godinho, 2021, com vista à obtenção da validação da malha proposta. Depois de validada a malha, iniciou-se o estudo proposto para este trabalho, que assentava em três objetivos principais: o estudo da influência da distância entre os centros das chaminés, o estudo da influência de chaminés com diferentes alturas e, para finalizar, o estudo de chaminés com diferentes alturas e razões de velocidade de operação diferentes. No total foram simulados 10 casos (estes não se limitam apenas a um domínio), sendo um caso neste trabalho definido como um conjunto de três valores de velocidade: velocidade do escoamento não perturbado (entrada do túnel), velocidade do escoamento de entrada/saída da chaminé 1 e da chaminé 2. Desta forma foi então concluído que, para quando a distância entre os centros, as alturas ou as velocidades de escoamento das chaminés são diferentes, existem várias interações entre os escoamentos de cada chaminé.

The study presented in this dissertation follows on from the work carried out by José Godinho (Godinho, 2021). In this dissertation we intend to numerically study the flow around cylindrical chimneys exposed to a cross flow. The numerical study was carried out using ANSYS Fluent R2 commercial mod eling and simulation software. Based on the conclusions of a previous study, the simulations were performed using the k − ε turbulence model. The software uses the finite volume method to solve the Navier-Stokes equations, using a partial coupling method between velocity and pressure. The study began with the elaboration of a computational domain based on the domain used by José Godinho, 2021, with the purpose of obtaining the validation of the proposed mesh. After the mesh was validated, the study proposed for this work was started, which was based on three main objectives: the study of the influence of the distance between the centers of the chimneys, the study of the influence of chimneys with different heights and, finally, the study of chimneys with different heights and different operating velocity ratios. In total 10 cases were simulated (these are not limited to just one domain), one case in this work is defined as a set of three velocity values: undisturbed flow velocity (tunnel inlet), inlet/outlet flow velocity of chimney 1 and chimney 2. Thus, it was concluded that, for when the distance between the centers, the heights or the flow velocities of the chimneys are different, there are several interactions between the flows of each chimney.