Escoamentos sobre corpos imersos de geometrias conhecidas utilizando o método Pseudoespectral de Fourier.

Abstract

Os métodos numéricos são considerados poderosos recursos na resolução de problemas de interesse na área da engenharia, uma vez que conseguem lidar com comportamentos não lineares e geometrias complexas, além de trabalharem com diferentes equações simultaneamente. Na dinâmica dos fluidos computacional (do inglês, Computational Fluids Dynamics, CFD), estes métodos são meios centrais de solução. O presente trabalho propõe a extensão de uma metodologia computacional conhecida como IMERSPEC, para a realização de simulações numéricas de escoamentos sobre corpos imersos de geometrias conhecidas. Esta metodologia começou a ser desenvolvida com os trabalhos de Mariano (2007), Moreira (2007) e Mariano (2011), e é baseada no acoplamento do método pseudoespectral de Fourier (MPEF) e método da fronteira imersa (MFI), que apresentam como característica altas taxas de convergência numérica e alta acurácia, associadas a um baixo custo computacional. A busca por métodos com estas propriedades é de grande interesse para estudiosos de CFD, já que, por definição, as equações governantes dos fenômenos da mecânica dos fluidos, como as equações de Navier-Stokes, são notadamente não lineares, de grande complexidade e acopladas, não existindo solução analítica geral. Com a validação da IMERSPEC à problemas de interação fluido-estrutura (IF), será possível, inclusive, simular numericamente problemas específicos envolvendo pás de turbinas eólicas, contribuindo para a expansão desta fonte energética. Os resultados obtidos pelo presente estudo, para os perfis aerodinâmicos NACA 0002 e NACA 0008, indicam grande capacidade do algoritmo e dos modelos físicos empregados para simulação numérica de escoamentos complexos de baixos números de Reynolds.