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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.55.2021.tde-17082021-101311
Document
Author
Full name
Matheus Tozo de Araujo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2021
Supervisor
Committee
Souza, Leandro Franco de (President)
Castelo Filho, Antonio
Cruz, Daniel Onofre de Almeida
Figueiredo, Rafael Alves
Rogenski, Josuel Kruppa
Title in Portuguese
Estudo de escoamentos transicionais tridimensionais de fluidos viscoelásticos modelados por Giesekus
Keywords in Portuguese
Escoamento entre placas paralelas
Fluido Giesekus
Simulação numérica direta
Simulação tri-dimensional
Transição laminar-turbulenta
Abstract in Portuguese
O presente trabalho investiga, por meio de Simulação Numérica Direta, a evolução e a influência de perturbações não estacionárias em escoamentos viscoelásticos tridimensionais entre placas paralelas, governados pela equação constitutiva Giesekus. Utiliza-se a formulação vorticidadevelocidade a fim de facilitar os cálculos. As equações são resolvidas utilizando um método de diferenças finitas compactas de alta ordem com um método pseudo-espectral na direção transversal. Com o objetivo de avaliar o comportamento das perturbações no escoamento, diferentes simulações numéricas foram realizadas variando-se o parâmetro adimensional aG do modelo Giesekus, o número de onda bz e o número de Weissenberg Wi e os resultados foram comparados com o fluido Newtoniano e resultados da Teoria de Estabilidade Linear. Os resultados mostraram que o aumento do parâmetro aG do modelo Giesekus não causa grande influência na estabilidade dos escoamentos, tornando-os um pouco mais estáveis. O aumento do número de onda bz mostrou que o escoamento tende a ficar mais estável. E os resultados com a variação deWi mostraram que o aumento do número de Weissenberg torna o escoamento mais estável e que a partir de um determinado valor deWi, esse parâmetro passa a não ter tanta influência na estabilidade do escoamento.
Title in English
Study of three-dimensional transitional flows of viscoelastic fluids modeled by Giesekus
Keywords in English
Direct numerical simulation
Flow between parallel plates
Giesekus fluid
Laminar-turbulent transition
Tri-dimensional simulation
Abstract in English
The present work investigates through Direct Numerical Simulation the evolution and the influence of non-stationary disturbances in three-dimensional viscoelastic flows between parallel plates, governed by the Giesekus constitutive equation. The vorticity-velocity formulation is used in order to facilitate calculations. The equations are solved using a high-order compact finite difference method with a pseudo-spectral method in the transversal direction. In order to evaluate the behavior of the flow disturbances, different numerical simulations were performed by varying the dimensionless parameter aG of the Giesekus model, the wave number bz and the Weissenberg numberWi. The results were compared with the Newtonian fluid and results from the Linear Stability Theory. The results showed that the increase of the parameter aG of the Giesekus model does not have a great influence on the flow stability, making it a little more stable. The increase in the betaz wave number showed that the flow tends to become more stable. And the results with the variation of Wi showed that the increase of the Weissenberg number makes the flow more stable and that after a certain value ofWi, this parameter does not have as much influence on the flow stability.
 
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Publishing Date
2021-08-17
 
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