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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise de camadas limite turbulentas sobre superfícies rugosas.
Título(s) alternativo(s): Turbulent Boundary Layers over Rough Surfaces Analysis.
Autor: Marsico, Francesco dos Santos 
Primeiro orientador: Avelino, Mila Rosendal
Primeiro membro da banca: Costa Filho, Manoel Antonio da Fonseca
Segundo membro da banca: Bastos, Leopoldo Eurico Gonçalves
Terceiro membro da banca: Rosso, Thereza Christina de Almeida
Quarto membro da banca: Fernandes, José Luiz
Resumo: Este estudo propõe uma nova ferramenta numérica, que permite agilizar a análise de parâmetros característicos de camadas limites turbulentas sobre superfícies rugosas. Dados experimentais obtidos em túnel de vento são processados em um código desenvolvido em C++ e fornece resultados de parâmetros relevantes à caracterização da camada limite em tempo consideravelmente inferior àqueles tratados segundo procedimentos clássicos da literatura. O código numérico atua como interface entre os dados experimentais e os resultados dos parâmetros característicos. O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta numérica capaz de computar os resultados experimentais de perfis de velocidade fornecendo os valores das variáveis relevantes do processo. O algoritmo utiliza o conceito de deslocamento da origem e o de espessura da camada interna, e traça uma analogia entre as leis da parede para camadas limite sobre superfície lisa e sobre superfícies rugosas. Outra proposta é investigar, através dos resultados obtidos pelo processamento dos dados experimentais, as características de camadas limite turbulentas que se desenvolvem sobre superfície rugosa. Os dados experimentais disponíveis em Avelino (2000) são utilizados para validação do código numérico proposto. O comportamento do coeficiente de atrito e de outros parâmetros que caracterizam a camada limite são processados com auxílio da ferramenta numérica e apresentados neste trabalho. Os valores da tensão na parede e do deslocamento da origem para a camada limite são determinados pelo código, utilizando a metodologia proposta em Perry e Joubert (1963). Os resultados fornecidos após processamento numérico dos dados experimentais apresentam concordância razoável com os resultados tratados graficamente. Uma análise de equilibrium do escoamento é realizada, indicando que o escoamento rapidamente atinge um segundo estágio de equilíbrio após a variação das condições superficiais. Também são apresentados os seguintes parâmetros integrais: fator de Clauser, espessura de quantidade de movimento e espessura de deslocamento. Os parâmetros globais apresentaram resultados coerentes.
Abstract: The present work uses asymptotic and heuristic arguments to develop a code to optimize the parameters characteristics of boundary layer analysis over surfaces with a sudden change in roughness. The parameters taken experimentally in a wind tunnel are processed and treated to return considered results in a short time. The code uses the concept of displacement in origin and an analogy between the logarithmic laws for the velocity profile. A particular interest of this study is to develop a numeric tool that can be used to describe the velocity s behavior in a boundary layer through a roughness surface. The results are compared with velocity profiles extracted from an experiment settled in a wind tunnel carried out with the propose to validate the new code. Results of friction coefficient, and velocity profiles are resented. The skin-friction coefficient and the error in origin for the velocity profiles was calculated according to the chart methods of Perry and Joubert (1963) and compared with those obtained experimentally. The results are found to be in good agreement. To characterise the self-preserving state, all global parameters characterising the velocity fields are presented, including Clauser factor, momentum thickness, displacement thickness, presenting good agreement.
Palavras-chave: Turbulent Boundary Layers
Surfaces
Engenharia Mecânica
Camada limite turbulenta
Superfícies (Engenharia)
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação: MARSICO, Francesco dos Santos. Análise de camadas limite turbulentas sobre superfícies rugosas.. 2008. 94 f. Dissertação (Mestrado em Fenômenos de transporte; Mecânica dos sólidos) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11724
Data de defesa: 19-Mar-2008
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Mecânica

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