Definição da Tensão de Atrito Superficial crítica em Locais situadas no rasto de zonas de recirculação

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo numérico sobre colinas bidimensionais de perfil sinusoidal recorrendo-se ao programa CFX Ansys versão 11.0. São estudadas duas configurações: colina isolada e colinas dispostas em tandem. Avalia-se, numa primeira fase, a influência do modelo de turbulência nos resultados para uma velocidade do escoamento não perturbado de 8.3 m/s. No segundo ponto estuda-se a distribuição, ao longo do tempo, da relação entre a velocidade de atrito e a velocidade de atrito crítica para os perfis médios da colina isolada quando sujeita a uma velocidade do escoamento não perturbado de 9.1 m/s. Sabe-se que se esta relação for superior à unidade ocorre erosão. Finalmente, realizam-se simulações em regime transiente de modo a avaliar a capacidade do programa em modelar fenómenos dependentes do tempo. Os resultados obtidos mostram que a distribuição da velocidade de atrito depende do modelo de turbulência empregue. Conclui-se, relativamente ao segundo ponto, que deverá ocorrer erosão para todos os instantes de tempo estudados. Nas simulações em regime transiente constata-se que o intervalo de tempo, a velocidade do escoamento não perturbado e a configuração da colina influenciam a distribuição da velocidade de atrito. Assim, todos estes parâmetros deverão ser tidos em conta aquando da definição de uma simulação deste tipo.

This work presents a numerical study, performed with the software CFX Ansys, about the wind flow and erosion conditions around bidimensional hills with a sinusoidal shape. The hills are studied in two configurations: isolated and in tandem. It is intended, in a first stage, to analyze the role of turbulence models in the results obtained, using an undisturbed velocity of 8.3 m/s. In the second stage, the distribution, over time, of the relation between shear velocity and critical shear velocity for the mean profiles of the isolated hill considering an undisturbed velocity of 9.1 m/s, as in the experiments, are studied. It’s known that if this relation exceeds one, erosion occurs. Finally simulations are made in transient state to evaluate the software capability in modeling time related phenomenon. The results show that turbulence models have an important role in the shear velocity prediction. It can be concluded that, relatively to the second point, that erosion shall occur for all time intervals studied. In transient state simulations the time step, the undisturbed velocity and the configuration of the hill affect the shear velocity distribution. Therefore, all this parameters must be taken into account when defining a simulation of this kind.