Estudo magnetohidrodinâmico da camada limite de um fluido condutor

Abstract

No presente trabalho é examinado o problema de camada limite bidimensional incompressível em regime permanente de um fluido eletricamente condutor sob uma placa plana. O escoamento recai no contexto da magnetohidrodinâmica (MHD) envolvendo um acoplamento das equações contínuas hidrodinâmicas de Navier-Stokes na presença da força eletromagnética de Lorentz. O problema é explorado por meio de uma solução teórica do escoamento de camada limite laminar baseada no método de similaridade, quando uma adimensionalização apropriada das equações governantes da camada limite MHD é proposta. Duas configurações são analisadas: quando há ausência de um campo de pressão, e quando há um campo de pressão e um campo magnético representados por uma lei de potência. As variáveis similares são resolvidas usando o método de Runge-Kutta de quarta ordem acoplado ao método de Newton-Raphson resultando no método do tiro. Com esta metodologia transforma-se um problema de valor de contorno em um problema de valor inicial. Em adição, os resultados numéricos são validados pela solução analítica em série de potência para o caso clássico de Blasius, e comparados com resultados disponíveis na literatura para o caso MHD. Conclui-se que o campo magnético desacelera o escoamento no primeiro caso, já no segundo caso o efeito é de aceleração desse. Essa aceleração aumenta o coeficiente de fricção tendendo assim a suprimir o descolamento da camada limite. Portanto, esse efeito pode usado para controle ativo de camada limite.