Simulação Numérica da Termofluidodinâmica entorno de cilindros isotérmicos em tandem usando o método de fronteira imersa

Resumo

Um Método de Fronteira Imersa (IBM) está sendo desenvolvido para a interação fluido-corpo, considerando, neste trabalho, a transferência de calor por convecção forçada e o início da turbulência em termofluidodinâmica bidimensional (2D) em torno de cilindros isotérmicos em tandem, imersos em fluido newtoniano incompressível. O movimento e a temperatura do fluido são definidos em uma malha Lagragiana. Um Modelo Físico Virtual (VPM) é utilizado para a difusão de forças interfaciais dentro do escoamento, garantindo a imposição da condição de contorno de não deslizamento. Este modelo avalia dinamicamente, não apenas as forças que o fluido exerce sobre a superfície sólida, mas a troca de calor entre eles. Portanto, este trabalho apresenta as equações de Navier-Stokes juntamente com a equação de Energia, sob condições de contorno fisicamente apropriadas. Para calcular a viscosidade de início de turbulência foi utilizado o Modelo Smagorinsky (SM), implementado no contexto do Large Eddy Simulation Model (LESM). Este trabalho confirma que, a jusante do corpo do penhasco imerso, a recirculação: i) aumenta com o aumento do número de Reynolds, mantendo os números de Richardson constantes, e ii) diminui com o aumento do número de Richardson, preservando o número de Reynolds constante. Também confirma a geração das plumas térmicas se movendo para cima. Os resultados são validados com resultados numéricos anteriores, considerando diferentes números de Reynolds.