Escoamentos com esteiras de grandes dimensões (ordem de grandeza da dimensão transversal do corpo), com alterações significativas do escoamento relativamente à situação de fluido perfeito (elevados δ * ) dando origem a uma força de resistência de pressão (forma) elevada
Esteira de grandes dimensões está relacionada com a forma do corpo (cilindro, esfera) e com a orientação do escoamento de aproximação (placa plana, asa)
Aerodinâmica Esteira próxima com velocidade baixa e pressão aproximadamente constante inferior à estática a infinito Esteira afastada com vórtices de circulação simétrica em duas filas paralelas desfasadas de meio comprimento de onda: Estrada de von Kármán Libertação de vórtices (vortex shedding) implica escoamento não permanente (não estacionário) e pode conduzir a problemas de vibração
Exemplos de escoamentos com libertação de vórtices em cilindros e perfis http://www.youtube.com/watch?v=_ajgea2dbju http://www.youtube.com/watch?v=pdachf24jj8&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=j-xxckebdzs&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=sj3w4bg5tx8&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=vqhxihpvcvu&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=6ulsarvbteo&feature=related
Cilindro é das formas mais estudadas experimentalmente e numericamente
Escoamento em torno de um cilindro a baixos números de Reynolds é permamente (estacionário) = 9,6 R e
Escoamento em torno de um cilindro a baixos números de Reynolds é permamente (estacionário) =13,1 R e
Escoamento em torno de um cilindro a baixos números de Reynolds é permamente (estacionário) = 26 R e
Escoamento em torno de um cilindro a baixos números de Reynolds é permamente (estacionário) = 30,2 R e
Escoamento em torno de um cilindro a baixos números de Reynolds é permamente (estacionário) = 41 R e
Aumento do número de Reynolds instabiliza a esteira
Aumento do número de Reynolds instabiliza a esteira
Aumento do número de Reynolds instabiliza a esteira
Aumento do número de Reynolds instabiliza a esteira = 2000 R e
Aumento do número de Reynolds instabiliza a esteira = 10000 R e
Esteira próxima é caracterizada por uma velocidade do escoamento muito baixa e por uma pressão de base aproximadamente constante e menor que a pressão estática do escoamento não perturbado (a infinito) r U p b b 0 const. < p
Esteira afastada dominada pela libertação de vórtices (vortex shedding) Instabilização da esteira próxima está na origem deste fenómeno
Libertação de vórtices pode conduzir a problemas de vibração. Frequência de libertação de vórtices, f, é determinada pelo número de Strouhal, S r fd V d S F = r = = V ν F( R e )
Influência do número de Reynolds no coeficiente de resistência, C D, e no número de Strouhal, S, está relacionada com a ocorrência de transição da camada limite a regime turbulento antes da separação Separação laminar/transição/recolamento /Separação turbulento Separação turbulento Separação laminar
Libertação de vórtices origina forças oscilatórias de sustentação e resistência que podem induzir vibrações
Modelos físicos para estudar problemas devido à libertação de vórtices
Modelos numéricos para estudar problemas devido à libertação de vórtices
Dispositivos para evitar problemas devido à libertação de vórtices
Dispositivos para evitar problemas devido à libertação de vórtices