Estudo numérico da hidrodinâmica do nado de peixes

Abstract

O presente trabalho apresenta uma pequena introdução sobre impactos ambientais causados por turbinas hidrocinéticas, além de uma revisão mais detalhada sobre a dinâmica e cinemática do nado de peixes e do método numérico de fronteira imersa, além de simulações estáticas de um atum em escala, com 0,1m de comprimento , utilizando o método de fronteira imersa e simulações estáticas e dinâmicas de um lambari utilizando malha dinâmica. O atum foi simulado em Reynolds igual a 100 000 e 1000, já o lambari foi simulado em Reynolds igual a 12 000 e 120 000. O metodologia do método de fronteira imersa utilizado para a simulação do atum foi validado através da simulação do escoamento em torno da esfera com três números de Reynolds diferentes, 150, 300 e 100 000. Os valores encontrados para o coeficiente de arrasto e sustentação da esfera foram condizentes com os presentes na bibliografia apenas para os dois primeiros Reynolds. Assim como na simulação da esfera, a simulação do atum para o Reynolds de 100 000 não apresentou resultados confiáveis, explicitando a dificuldade do método de fronteira imersa do software OpenFOAM em lidar com altos Reynolds. As simulações dinâmicas do lambari através do método de malha dinâmica foram realizadas para vários números de Strouhal para cada Reynolds previamente mencionado. O comportamento do escoamento a jusante do peixe em movimento se mostrou condizente com o que está presente na bibliografia sobre o que tange geração de vórtices e campos de velocidade. A influência do número de Strouhal na força atuante no peixe, seja de arrasto ou propulsão, também se mostrou válida já que o valor de St*, valor no qual encontra-se o equilíbrio entre a força de arrasto estática e a força de exercida pelo movimento do peixe, se mostrou inversamente proporcional ao Reynolds.