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2024-10-25

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

Modelos RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) são amplamente utilizados no campo da engenharia de 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 de médias e equações suplementares. Na família RANS, faz-se uma distinção entre modelos algébricos simples, que tratam a turbulência como viscosidade local de redemoinho, e os modelos de uma ou duas equações, que são mais comumente utilizados. Estes últimos resolvem equações de transporte adicionais para a energia cinética e a taxa de dissipação. Abordagens mais complexas, como métodos anisotrópicos de tensão de Reynolds, são menos comumente usadas na prática.

Modelos de duas equações, particularmente o modelo k-ε e suas variantes, bem como o método k-ω ou SST (Shear Stress Transport), são os mais amplamente utilizados devido ao seu equilíbrio entre esforço computacional, qualidade do resultado 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 considerar as mudanças temporais, variantes URANS (Unsteady RANS) foram desenvolvidas, introduzindo um termo transitório com passos de tempo variável. Esta abordagem, no entanto, requer cuidado especial, pois a média implícita em todas as escalas de tempo dificulta a avaliação da precisão temporal e pode suprimir efeitos não estacionários.