Autor: Rafael de Lima Lemos (Currículo Lattes)
Resumo
O estudo desenvolvido neste trabalho introduz a proposta e análise numérica de um sistema de propulsão marítimo por jato dágua. O modelo prevê a utilização do fenômeno físico conhecido como efeito Coanda para melhorar as propriedades dos escoamentos do sistema de propulsão. A proposta tem como motivação o desenvolvimento de um modelo computacional para investigar o comportamento fluidodinâmico de escoamentos turbulentos sobre superfícies de Coanda e sua aplicabilidade como um sistema de propulsão marítimo. A análise da viabilidade e fenomenologia da proposta é realizada pela ótica da simulação numérica. A abordagem resolve as equações de conservação de massa e quantidade de movimento utilizando o método dos volumes finitos implementada através do software comercial ANSYS Fluent 14.0. As simulações são realizadas com a elaboração de 23 modelos computacionais, onde foram estudados principalmente o impacto do parâmetro geométrico de bocais de injeção sobre as propriedades do escoamento. Os resultados obtidos através da simulação de grandes escalas (LES) e da modelagem clássica de turbulência (RANS), indicaram diferenças fenomenológicas entre os modelos. Entretanto, validam a utilização do modelo de turbulência k- SST para a solução de escoamentos em sistemas waterjet. O sistema proposto apresentou características promissoras, produzindo altas taxas de vazões mássicas e de amplificação de fluxo. Uma análise de potência, revelou que o propulsor possui um consumo de energia até dez vezes maior em certos momentos, porém é capaz de produzir forças propulsivas de grande magnitude. Os resultados apontam que em menores escalas, a geometria se torna significantemente mais eficiente. Os resultados do comparativo entre os modelos desenvolvidos com uma série de modelos comerciais, sugere que o propulsor necessita de maiores investigações quanto a sua geometria e eficiência mecânica.