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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Numerical study of flow past in a rotating elliptical cylinder for re=5000
Autor(es): Souza, Mayara Francisca Reis de
Primeiro Orientador: Mendes, Fernando Augusto Alves
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Bornschlegell, Augusto Salomão
metadata.dc.contributor.referee1: Machado, Carlos Alberto Chuba
Resumo: Usando o software OpenFOAM para realizar simulações numéricas, é possível estudar um escoamento turbulento ao redor de um cilindro elíptico em rotação com um número de Reynolds fixo de 5000, variando a razão de aspecto de 1 a 0,25. Em simulações com o cilindro elíptico rotativo em 2D, é necessário usar uma malha dinâmica, portanto, é necessário criar uma zona de célula e defletores (para permitir que seja possível definir as condições de contorno nas faces da região) para a zona rotativa, a fim de ter uma Interface de Malha Arbitrária (AMI) permitindo definir que a malha representada pela zona rotativa será capaz de se mover livremente e, ao mesmo tempo, se comunicar com o resto do domínio. O modelo de turbulência escolhido é k-omega SST. O solver escolhido foi o PIMPLE (pimpleFoam). As equações de momento foram resolvidas usando o método de segunda ordem upwind (linearUpwindV grad(U)). Para uma discretização temporal de um método implícito de primeira ordem, foi escolhido o Euler. Foi usado um TimeStep variável a fim de manter o número de Courant abaixo de 0,5. A razão de velocidade do cilindro, que s e encontra no intervalo de 0 ≤ α ≤ 3, induz uma mudança na distribuição das linhas de pressão e no ponto de estagnação, devido ao movimento de rotação em corpos simétricos, surge a força de sustentação , também conhecida como efeito Magnus. Em resultados preliminares, é possível observar um comportamento periódico, com valor máximo e mínimo tanto para a força de sustentação quanto para a força de arrasto. Compreender esse fenômeno periódico da força de arrasto e da força de sustentação , estudando os valores da relação cl / cd (coeficiente de sustentação dividido pelo coeficiente de arrasto) e conhecendo a influência da razão de velocidade nas forças aerodinâmicas do cilindro, é importante na análise de viabilidade da aplicação do efeito Magnus em projetos de engenharia.
Abstract: Using OpenFOAM software to carry out numerical simulations, it is possible to study a turbulent flow around a rotating elliptical cylinder with a fixed Reynolds number of 5000, varying the aspect ratio from 1 to 0.25. In simulations with the rotational elliptical cylind er in 2D, it is necessary to use a dynamic mesh, therefore, it is necessary to create a cell zone and baffles (to allow it to be possible to define the boundary conditions on the faces of the region) for the rotating zone, in order to have an Arbitrary Mes h Interface (AMI) allowing to define that the mesh represented by the rotating zone will be able to move freely and at the same time communicate with the rest of the domain. The chosen turbulence model is k omega SST . The solver chosen was PIMPLE (pimpleFo am). The moment equations were solved using the second order upwind method (linearUpwindV grad(U)). For a temporal discretization of an implicit first order method, it was chosen (Euler). A changeable TimeStep was used to keep the Courant number below 0.5. The velocity ratio of the cylinder, what is in the range of 0 ≤ α ≤ 3, it induces a change in the distribution of pressure lines and at the point of stagnation, due to rotational movement in symmetrical bodies arises the lift force in also known as Magnus effect. In preliminary results it is possible to observe a periodic behavior, with maximum and minimum value for both lift force and drag force. Understanding this periodic phenomenon of the drag force and the lift force, study the values of relation cl / cd (lift coefficient divided by the drag coefficient) and knowing the influence of the velocity ratio in the cylinder aerodynamic forces is important in the feasibility analysis of the application of the Magnus effect in the engineering projects.
Palavras-chave: Cilindro rotativo
Efeito Magnus
R=5000
Simulação computacional
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Engenharia
Citação: SOUZA, Mayara Francisca Reis de. Numerical study of flow past in a rotating elliptical cylinder for re=5000. 2023. 14 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Energia) - Faculdade de Engenharia - FAEN, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5765
Data do documento: 3-Mar-2023
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