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2024-10-25

B2.4 Navier Stokes médio de Reynolds – RANS/URANS

Modelos de Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) são amplamente utilizados no campo da engenharia do vento e modelam a turbulência em todas as escalas de comprimento. A abordagem básica consiste em dividir a velocidade em uma média e uma flutuação turbulenta. As incógnitas adicionais resultantes são "fechadas" por meio da média e de equações suplementares. Na família RANS, há uma distinção entre modelos algébricos simples, que tratam a turbulência como viscosidade de redemoinho local, e os mais comumente utilizados modelos de uma ou duas equações. Estes últimos resolvem equações de transporte adicionais para energia cinética e taxa de dissipação. Abordagens mais complexas, como métodos anisotrópicos de tensões de Reynolds, são menos comumente usados na prática.

Modelos de duas equações, particularmente o modelo k-ε e suas variantes, assim como o método k-ω ou de Transporte de Tensão de Cisalhamento (SST), são os mais amplamente utilizados devido ao seu equilíbrio entre esforço computacional, qualidade dos resultados e complexidade de calibração. Modelos RANS clássicos buscam o equilíbrio em estado estacionário do problema turbulento e também podem ser aplicados em duas dimensões espaciais, ao contrário dos métodos LES, se o problema permitir.

Para levar em conta as mudanças temporais, variantes de RANS Não Estacionário (URANS) foram desenvolvidas, introduzindo um termo transitório com passos de tempo variável. Esta abordagem, no entanto, requer cautela especial, pois a média implícita em todas as escalas de tempo torna desafiador avaliar a precisão temporal e pode suprimir efeitos não estacionários.