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Publicação
Interacção de um corpo cúbico assente numa superfície muito rugosa com uma camada limite turbulenta
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
o presente estudo envolve essencialmente a geração, desenvolvimento e caracterização de
camadas limites turbulentas espessas e a sua interacção com um modelo cúbico aquecido
assente na superfície e imerso na camada limite, sendo o problema objecto de simulação
experimental e numérica. O estudo insere-se num projecto de investigação de âmbito mais
alargado, compreendendo a transferência de calor a partir de corpos prismáticos imersos
em camadas limites turbulentas, e visa contribuir para a compreensão e previsão dos
processos convectivos envolvidos neste domínio.
O desenvolvimento do trabalho inicia-se com uma introdução de carácter genérico que
versa a actualidade do problema em estudo, procurando enquadrá-lo no contexto da
transferência de calor em camadas limites turbulentas. Procede-se também a uma revisão
bibliográfica, citando-se as contribuições de carácter experimental ou numérico com maior significado e afinidade.
Descrevem-se as técnicas experimentais adoptadas, nomeadamente a constituição da
montagem experimental, a instrumentação dos modelos cúbicos utilizados e o equipamento
de medição.
A apresentação e discussão dos resultados desenvolve-se em três capítulos, obedecendo a
uma metodologia comum: primeiro apresentam-se os conceitos e os fundamentos
relevantes e, em seguida, procede-se à análise dos correspondentes resultados obtidos.
Dedica-se um capítulo ao estudo do desenvolvimento da camada limite turbulenta no túnel aerodinâmico, em diferentes condições de rugosidade, relacionando-se as características geométricas da superfície rugosa com o desenvolvimento e a estrutura da camada limite obtida, em termos das suas principais características médias e turbulentas. No capítulo seguinte estuda-se a interacção da camada limite gerada com um cubo aquecido e assente no plano onde se inicia a camada limite, procurando analisar a
influência da estrutura e orientação do escoamento de aproximação no processo de
transferência de calor. Analisam-se situações que vão desde a convecção forçada à natural,dando especial atenção ao regime de convecção mista porque, apesar de importante, sobre ele existe muito pouca informação. São determinados os coeficientes de transferência de calor, estabelecendo correlações empíricas que integram os parâmetros adimensionais envolvidos no processo. Procede-se ainda à modelação das plumas térmicas verticais e inclinadas.
Descreve-se sucintamente o modelo físico-matemático que integra o programa de cálculo
automático utilizado na simulação numérica. Comparam-se resultados numéricos e
experimentais, com o objectivo de salientar os méritos do programa, bem como algumas
das suas limitações.
Ao concluir: comentam-se os principais resultados obtidos, apontam-se as dificuldades encontradas, sugerindo possíveis vias para as ultrapassar, e salientam-se os aspectos que carecem de aprofundamento, numa perspectiva de desenvolvimento futuro.
Descrição
Dissertação apresentada para obtenção do
Grau de Doutor em Engenharia Mecânica
na especialidade de Aerodinâmica pela
Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de
Ciências e Tecnologia