info:eu-repo/semantics/article
Study of the turbulence collapse in an open channel stratified
Estudo do colapso da turbulência em um canal aberto estratificado
Registro en:
10.5902/2179460X45312
Autor
Kirinus, Cristhian Hilberto
Lamaizon, Felipe Pereira
Camponogara, Luis Fernando
Lemes Junior, Danilo Nogueira
Costa, Felipe Denardin
Institución
Resumen
Shortly after sunset the surface starts its cooling by the emission of longwave radiation. As a result of this process, the air layers along with the surface are cooled, thus giving rise to a Stable Boundary Layer (SBL). This paper aims to perform a numerical simulation of a turbulent flow and observe the effects of stratification on it. To perform this study, a reproduction of a flow in an open channel was made due the fact that the upper wall did not influence the flow, in which a temperature gradient between the lower and upper plates was applied. The CFD software used in this paper was OpenFOAM 2.4.0. The most appropriate solver for the present study is the buoyantPimpleFoam, which is suitable for compressible, turbulent, transient and heat transfer flows. Analyzing the results, it can be observed that before the thermal stratification process was performed the levels are coupled as a function of the turbulence. When this occurs, it causes greater velocity and temperature homogenization in the central region of the domain. For larger temperature gradients, it can be observed a laminarization of the flow due the thermal forcing being bigger than the mechanical ones. Logo após o pôr-do-Sol, a superfície terrestre inicia o seu resfriamento pela emissão de radiação de onda longa. Como resultado desse processo, as camadas de ar juntamente a superfície são resfriadas, desta forma origina-se uma camada limite estável (CLE). O presente trabalho tem como objetivo geral realizar uma simulação numérica de um escoamento turbulento e observar os efeitos da estratificação sobre o mesmo. Para a realização desse trabalho, foi feita a reprodução de um escoamento em um canal aberto devido ao fato da parede superior não influenciar no escoamento, no qual foi aplicado um gradiente de temperatura entre as placas inferior e superior. O software CFD utilizado no trabalho foi o OpenFOAM 2.4.0. O solver mais apropriado para o presente trabalho é o buoyantPimpleFoam, o qual é indicado para escoamentos compressíveis, turbulentos, transientes e com transferência de calor. Analisando os resultados encontrados, observa se que antes da realização do processo de estratificação térmica os níveis encontram-se acoplados em função da presença da turbulência. Quando isso ocorre, ocasiona uma maior homogenização da velocidade e temperatura na região central do domínio. Para grandes gradientes de temperatura observa-se uma laminarização do escoamento devido aos forçantes térmicos serem maiores que os mecânicos.