p Um algoritmo que melhora as simulações de fluxos turbulentos, permitindo o cálculo preciso de um parâmetro chamado fricção da pele, foi desenvolvido por pesquisadores da KAUST em colaboração com pesquisadores do California Institute of Technology. A aplicação desse algoritmo pode ajudar as indústrias aeroespacial e de navegação em sua corrida para desenvolver um transporte mais eficiente em termos de combustível. p Computando o fluxo turbulento sobre corpos escarpados, como esferas ou cilindros, é fundamental para muitas aplicações práticas de engenharia. Contudo, o grande número de parâmetros envolvidos na resolução de simulações de turbulência com alta precisão significa que os pesquisadores precisam tomar atalhos - normalmente apenas grandes, redemoinhos semelhantes a redemoinhos são calculados exatamente, enquanto escalas menores de movimento só podem ser modeladas por aproximação.
p Embora as simulações de grande redemoinho tenham reproduzido com sucesso muitos tipos de turbulência, eles ainda têm problemas com um fenômeno conhecido como crise de arrasto. Normalmente, a esteira turbulenta que segue um objeto em movimento determina a quantidade de arrasto que ele produz. Mas sob certas condições, uma camada limite em espiral adere ao corpo e diminui o tamanho da esteira, e o arrasto associado, mesmo quando a velocidade do fluxo em torno dele aumenta. Dimples em bolas de golfe, por exemplo, são projetados especificamente para reduzir a velocidade em que ocorre a crise de arrasto, permitindo que os jogadores de golfe conduzam a bola muito mais longe do que fariam com uma bola lisa.
p De acordo com o físico Ravi Samtaney da KAUST, um dos problemas com a previsão dos efeitos da crise de arrasto é capturar as mudanças sutis nas camadas de limite e fricção dentro de dinâmicas de fluidos muito complexas. "Cálculos de força bruta simplesmente não são possíveis - o fluxo exato em um Boeing 777 exigiria mais pontos de dados do que o número de bytes em toda a Internet, "ele diz." Tivemos que encontrar um método melhor para modelar pequenas escalas de movimento. "
p A equipe percebeu que a fricção da pele, uma força tangencial frequentemente esquecida, exercida por objetos falsos sobre os fluidos, pode fornecer uma chave para a compreensão do mecanismo físico da crise de arrasto. Eles investigaram um modelo em que o fluido flui sobre um cilindro de parede lisa e paredes físicas realistas geram efeitos de turbulência. Ao incorporar métodos para o cálculo preciso da equação de fricção superficial em seu código, eles resolveram mudanças na turbulência perto da parede que incluiu separações e bolhas surpreendentemente instáveis dentro das camadas de limite na zona de crise de arrasto. Isso permitiu que eles identificassem a física que controla o início da crise de arrasto à medida que a velocidade do fluido aumenta.
p "Calcular a fricção da pele é complicado porque é definido bem na superfície do cilindro, "explica o pesquisador KAUST, Wan Cheng. "Embora contribua com apenas alguns por cento para o arrasto total, em última análise, está ligado às forças que atuam no cilindro e é uma ferramenta poderosa para a visualização direta da dinâmica dos fluidos de crise de arrasto.
p "Simulações de grande turbilhão são o futuro da dinâmica de fluidos computacional em aplicações industriais e aerodinâmicas, e a fricção da pele pode ser uma medida importante na otimização desse design ", observa Samtaney.
