Análise de Estabilidade Convectiva e Absoluta em Escoamentos de Jato Plano de Fluidos do tipo Oldroyd-B e Giesekus
O estudo da dinâmica dos fluidos viscoelásticos é fundamental para compreender e otimizar diversos processos industriais e fenômenos naturais. Este trabalho investiga a estabilidade dos escoamentos de jatos viscoelásticos, com ênfase na transição entre escoamentos laminares e turbulentos. Utilizando...
| Autor: | |
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| Formato: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | Brasil |
| Recursos: | Universidade de São Paulo (USP) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:teses.usp.br:tde-25042025-144712 |
| Acesso em linha: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-25042025-144712/ |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Convective and absolute Instability Direct numerical simulation Escoamento de jato plano Instabilidade convectiva e absoluta Linear stability theory Modelos Oldroyd-B e Giesekus Oldroyd-B and Giesekus models Planar jet flow Simulação numérica direta Teoria de estabilidade linear |
| Resumo: | O estudo da dinâmica dos fluidos viscoelásticos é fundamental para compreender e otimizar diversos processos industriais e fenômenos naturais. Este trabalho investiga a estabilidade dos escoamentos de jatos viscoelásticos, com ênfase na transição entre escoamentos laminares e turbulentos. Utilizando modelos constitutivos como Upper-Convected Maxwell (UCM), Oldroyd- B e Giesekus, foram analisados os modos de instabilidade de Kelvin-Helmholtz em escoamentos de jatos submersos. O objetivo principal é examinar a estabilidade convectiva e absoluta desses escoamentos e comparar com os resultados dos escoamentos de jatos Newtonianos, aplicando a Teoria de Estabilidade Linear (LST) e a Simulação Numérica Direta (DNS). A análise de estabilidade foi conduzida tanto através da LST quanto da DNS, permitindo uma comparação detalhada entre os modos de instabilidade em escoamentos de jatos viscoelásticos e Newtonianos. Os resultados da análise convectiva indicam que os efeitos não Newtonianos são mais significativos em números de Reynolds baixos. As características de instabilidades se mostraram semelhantes nos casos estudados, onde, à medida que a concentração de polímeros no fluido diminui, o escoamento se torna mais estável, reduzindo a faixa de frequência instável (análise espacial) ou a faixa do número de onda instável (análise temporal). Em relação ao número de onda transversal , verificou-se que, conforme aumenta, as taxas de máxima amplificação espacial e temporal diminuem. Para a análise de instabilidade absoluta, observou-se que, apesar do modelo Giesekus apresentar uma região de instabilidade convectiva mais ampla em comparação com o modelo Oldroyd-B, o parâmetro G atenua os efeitos da instabilidade absoluta. Conclui-se, então, que a estabilidade dos escoamentos de jatos viscoelásticos depende fortemente dos parâmetros adimensionais dos modelos constitutivos. As diferenças nas características das instabilidades entre fluidos viscoelásticos e Newtonianos foram destacadas, contribuindo para uma compreensão dos fenômenos de estabilidade em sistemas fluidos complexos. |
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