JATOS TURBULENTOS INCIDENTES “TURBULENT JET IMPINGING”

Alunos:

Bruno Resende Rodrigues RA:090576

Mauricio Zangari RA:141265

Matéria: EM974 - A

Professor: Eugênio Spanó Rosa

APLICAÇÕES

• Resfriamento e aquecimento de superfícies

• Secagem de superfícies• Tratamentos térmicos• Decolagem vertical de

aviões

REGIÕES CARACTERÍSTICAS DO JATO Região 1 Núcleo potencial Região 2 Fluxo estabelecido Região 3 Região de estagnação Região 4 Jato de parede (“Wall Jet”)

RESULTADOS EXPERIMENTAIS PARA COMPARAÇÃO

Perfis de velocidade dos “wall jets”

Behnia et al (1998)Loureiro e Freire (2009)

DOMÍNIO COMPUTACIONAL Domínio axissimétrico Geometria semelhante nas duas simulações Modelo de turbulência KEMODL – YAP (k-ԑ Yap)

MALHA NUMÉRICA – DISCRETIZAÇÃO DO DOMÍNIO

Refinamento nas regiões críticas: Núcleo e bordas do

jato Região de estagnação Região do “wall jet”

Estratégias: “Power Law”Divisão do domínio –

Objeto “Null”

RESULTADOS - GERAL•Qualitativamente bons, mas deve-se verificar quantitativamente

DOMÍNIO – SIMULAÇÃO 1•Dimensões iguais ao experimento de Loureiro e Freire (2009)

RESULTADOS – SIMULAÇÃO 1•Perfis apresentam a forma característica, mas deve-se verificar os valores de velocidade.•Picos aparentam estar deslocados

RESULTADOS – SIMULAÇÃO 1

r=75 mm r=100 mm

3 6 9 12 15 18-2

0

2

4

6

8

10

Dados exper-imentaisValores do PHOENICS

3 6 9 12 15 180

1

2

3

4

5

6

7

•Eixo vertical: velocidade radial (m/s)•Eixo horizontal: posição axial (mm)

RESULTADOS – SIMULAÇÃO 1

3 6 9 12 15 180

1

2

3

4

5

6Dados exper-imentaisValores do PHOENICS

3 6 9 12 15 180

0.51

1.52

2.53

3.54

4.5r=125 mm r=150 mm

•Eixo vertical: velocidade radial (m/s)•Eixo horizontal: posição axial (mm)

DOMÍNIO – SIMULAÇÃO 2• Parâmetros fornecidos em formas adimensionais no experimento de Behnia et all (1998)• Foram usadas as mesmas proporções na simulação.

RESULTADOS – SIMULAÇÃO 2

0 0.1 0.2 0.3 0.40.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

r /D = 0,5

z / D

U /

Uou

t

0 0.1 0.2 0.3 0.40.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

r /D = 0

K-e - YAP

Experi-mental

z / D

U /

Uou

t

r: posição radial (distância da linha de centro)z: posição axial (distância da parede)Uout: Velocidade de saída do jato (35,5 m/s)U: velocidade axial

RESULTADOS – SIMULAÇÃO 2

0 0.1 0.2 0.3 0.40.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

r /D = 1

K-e - YAP

Experimental

z / D

U /

Uou

t

0 0.1 0.2 0.3 0.40.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

r /D = 2,5

K-e - YAP

Experimental

z / D

U /

Uou

t

r: posição radial (distância da linha de centro)z: posição axial (distância da parede)Uout: Velocidade de saída do jato (35,5 m/s)U: velocidade axial

CONCLUSÃO

Resultados qualitativamente bons, mas não quantitativamente.

Valores numéricos bons próximos à parede e à linha do centro do jato.

Longe dessas regiões os erros podem ser elevados – superiores a 50%.

Erros atribuídos à utilização de modelos de turbulência.

CONCLUSÃO

PHOENICS separa os modelos em baixo Reynolds e alto Reynolds, mas há regiões de ambos os casos na simulação.