Turbulência

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
Departamento de Engenharia Química

102268 – Tópicos Especiais em Processos Químicos

Capítulo 3 – Turbulência e seus modelos
Prof. Dr. Rogério Luz Pagano

Turbulência e seus modelos

1. Introdução
Transição definida pelo número de
Reynolds
Fluxo laminar  soluções analíticas
Fluxo turbulento  soluções numéricas

Turbulência
Interesse
teórico e prático.

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2. Definição
Número de Reynolds  relação entre forças de inércia e força viscosas
Recrit

Laminar

Transiente

Turbulência e seus modelos

Natureza caótica
Intrinsicamente tridimensional

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


Vórtices
Transferência de massa, energia e momento efetivas!

Turbulência e seus modelos



Número de Reynolds para vórtice é da mesma ordem de magnitude do Reynolds do escoamento.
𝑹𝒆 𝒗 = 𝝑ℓ 𝝂





𝝑  velocidade característica
ℓ  comprimento característico
𝝂  viscosidade cinemática

Energia cinética  Energia térmica (perda de energia no escoamento).

Turbulência e seus modelos

TRANSIÇÃO ENTRE REGIMES
Instabilidade Hidrodinâmica: análise da estabilidade do fluxo laminar sob a influência de pequenos distúrbios.

Amplificação de distúrbios:
Fluxo totalmente turbulento:

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TRANSIÇÃO ENTRE REGIMES

Turbulência e seus modelos

TRANSIÇÃO ENTRE REGIMES
i.
ii.

iii. iv. Amplificação de pequenos distúrbios;
Áreas com estruturas rotacionais;
Movimentos em pequena escala intenso;
Ampliação e junção de vórtices  escoamento turbulento.

Procedimentos CFD, geralmente, ignoram a transição, dividem em laminar ou turbulento.

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3.Turbulência na Equação de
Navier-Stokes

5,34 s para somar!

Escala dos vórtices = 10 a 100 m
Malhas = 109 a 1012 pontos (Intel Core i7
1000 somas = 5348 s com 187 GFLOPs)
= adições
187.000.000.000