Análise numérica do impacto do bocal convergente do tipo chevron sobre a evolução do rastro

Abstract

O presente trabalho tem por finalidade, analisar numericamente a evolução do escoamento a partir de bocais sem e com Chevrons , com o objetivo de investigar as propriedades de previsão de ruído acústico. Tal pesquisa contribui para diversas aplicações no campo aeronáutico, na minimização da poluição sonora. Utilizou-se na análise do problema como ferramentas operacionais, os softwares: CATIA ®, MATLAB ® e Ansys Fluent ®. O primeiro ligado a modificação da geometria de bocais de fluxos separados, e os últimos ligados a análise computacional da evolução do rastro formado depois dos bocais sem e com Chevrons. Utilizou-se o método de turbulência 𝑘 - 𝜀 acoplado ao método de paredes do tipo padrão, para resolução das propriedades do fluido em cinco simulações: três bidimensionais para diferentes razões de velocidades e duas tridimensionais. Nas simulações bidimensionais, observou-se que a instabilidade gerada pela interação das camadas de cisalhamentos dos fluxos frio e quente, em x = 12Ds, foi o responsável por dissipar a energia ao longo do domínio computacional, aumentando a viscosidade tubulenta. Foi acoplado ao sistema o método de análise acústica de banda larga, que preveu o aparecimento de altas frequências, e consequentemente altos picos de energia cinética turbulenta na região de mistura. Os resultados tridimensionais mostraram que os chevrons são estruturas capazes de reduzir a velocidade e o ruído ao longo do domínio computacional, devido a mistura intensificada dos fluxos frios e quente.