EMC4100-02 ESCOAMENTOS TURBULENTOS Prof. César J

 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE PÓS‐GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA EMC4100-02 ESCOAMENTOS TURBULENTOS
Prof. César J. Deschamps
Fone: 3234 5691
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 Introdução: Origem, caracterização e descrição matemática da turbulência.
 Ferramentas Estatísticas: Probabilidades e médias, Correlações e momentos estatísticos,
Funções características e cumulativas, Escoamento turbulento médio e flutuações,
Homogeneidade e isotropia.
 Escalas da Turbulência: Dissipação de energia mecânica, Decomposição de média de
Reynolds, Energia cinética do escoamento turbulento, Correlações de velocidade e
escalas espaciais, Correlações temporais e escalas de tempo, Hipótese do “Equilíbrio
Universal” de Kolmogorov, Relação entre escalas turbulentas e moleculares.
 Teoria Básica: O Escoamento médio, Energia do escoamento médio, Energia total do
escoamento, Equações para momentos de segunda ordem, A taxa da dissipação da
energia turbulenta; O efeito da pressão; Turbulência homogênea sob cisalhamento
uniforme e sob planos de deformação sucessivos.
 Modelos Clássicos de Escoamentos: Jatos e Esteiras; Camada limite turbulenta (variação
das tensões de Reynolds, balanço de energia; efeitos de gradientes de pressão e
rugosidade superficial).
 DNS e LES: Implicações computacionais; conceito de filtro; modelo de sub-malha de
Smagorinsky, Modelos de sub-malha.
 Modelos Baseados no Conceito de Viscosidade Turbulenta: Características desejáveis em
modelos de turbulência; Modelos algébricos e modelos a uma equação; Modelos a duas
equações (versão padrão do modelo k- para altos números de Reynolds; subcamada
limite viscosa; modelo k- para baixos números de Reynolds); Condições de contorno;
Deficiências dos modelos de viscosidade turbulenta, Outras propostas de modelos.
 Modelos de Transporte para as Tensões de Reynolds: Efeitos de forças de corpo;
Mecanismo de transferência de energia. Hipóteses para a modelação das equações; O
modelo básico para o transporte das tensões de Reynolds; Condições de contorno.
 Situações especiais de escoamentos turbulentos: transferência de calor, variação de
densidade e transientes do escoamento médio.
Bibliografia:
 Mathieu, J. and Scott, J. An Introduction to Turbulent Flow, Cambridge Univ. Press, 2000.
 Pope, S.B., Turbulent Flows, Cambridge University Press, 2000.
 Davidson, P.A., Turbulence, Oxford, 2004.
 Bernard, P.S. and Wallace, J.M., Turbulent Flow, John Wilwey & Sons, 2002.
 Chassaing, P., Antonia, R.A., Anselmet, F., Joly, L., Sarkar, S., Variable Density Fluid
Turbulence, Kluwer Academic Publsihers, 2010.
 Kundu, P.K. Fluid Mechanics, Academic Press, 1990.
 Tritton, D.J. Physical Fluid Dynamics, Oxford Science Publications, 1988.
 Silva Freire, A.P.S., Menut, P., Su, J. (eds.) Turbulência, ABCM, 2002.
 Hinze, J.O. Turbulence, Mc-Graw Hill, 1975.
 Schlichting, H. Boundary-Layer Theory, Mc-Graw Hill, 1968.