A complexidade de alguns fenômenos aerodinâmicos, faz com que seja necessária a utilização de métodos computacionais para solução, sendo, portanto, uma ferramenta de extrema importância nas áreas acadêmicas e principalmente na cadeia produtiva. Na década de 1980, foi desenvolvido o corpo de Ahmed, um modelo automobilístico simplificado com a finalidade de permitir estudos e uma melhor compreensão dos fenômenos aerodinâmicos, sendo este, bastante difundido e utilizado globalmente. Com avanços tecnológicos, o desenvolvimento de dispositivos passivos foi fundamental para a obtenção de veículos mais econômicos e com melhor desempenho. Dessa forma, a proposta desse trabalho é estabelecer uma metodologia computacional, com a aplicação do software OpenFoam de CFD (Computational Fluid Dynamics) para a visualização do escoamento, em torno de um corpo de Ahmed com diferentes dispositivos passivos de geometria Boat Tail, inseridos a fim de reduzir o arrasto sobre o corpo, avaliando tanto o arrasto aerodinâmico, quanto as esteiras turbulentas e suas consequências devido ao uso de diferentes configurações, considerando os efeitos da geometria e posição do mesmo. Foi possível obter reduções no coeficiente de arrasto dos corpos de Ahmed na ordem de 1,51% até 11,46% se utilizando dos dispositivos passivos tipo Boat Tail. Também foi possível observar as diferenças visuais entre as esteiras de arrasto formadas durante os escoamentos.

Escoamentos turbulentos e laminares são encontrados, frequentemente, em diversas aplicações de engenharia, como em compressores e bombas e ao redor de carros, aviões e navios. O atrito superficial, grande responsável pelas perdas energéticas, é consideravelmente maiores no tipo de escoamento turbulento do que em escoamentos laminares. Seu estudo é bastante desafiador, devido a sua natureza complexa. A principal justificativa para este estudo baseia-se na otimização dos recursos energéticos, por motivos econômicos principalmente, através do estudo da redução de arrasto induzido por polímeros. Neste trabalho, é estudada a redução de arrasto por indução de polímeros a partir da utilização de uma bancada experimental situada no laboratório de mecânica dos fluidos da UFRN. A bancada experimental foi construída e calibrada exclusivamente para este trabalho. Foram utilizados como aditivos poliméricos o Polietileno glicol 4000, o Polyox WSR N60K, Polyox WSR 301 e o Polyox WSR 205. A redução de arrasto induzida por polímeros é investigada a partir da análise de um escoamento, tal análise parte do princípio da medição de pressão em dois pontos do escoamento e culmina no cálculo da perda de carga e do fator de atrito, o que possibilita analisar a influência da adição de polímeros na redução do arrasto em escoamentos sejam eles laminares ou turbulentos. Não foi observado redução de arrasto no polietileno glicol 4000 na concentração analisada. O Polyox WSR N60K, o Polyox WSR 301 e o Polyox WSR 205 apresentaram redução de arrasto com destaque para o Polyox WSR 301 que apresentou maior redução dentre dos polímeros estudados, o que conclui-se que o Polyox WSR 301 é mais eficiente para promover a redução de arrasto em tubos rígidos.

O arrasto produzido por fluidos em escoamento é um importante indicador para avaliar a eficiência de sistemas em que o transporte de fluidos ocorre de forma turbulenta e em tubulações rígidas. Esse arrasto é responsável por perdas energéticas que geram custos elevados de operação. Daí a necessidade de minimizar o efeito do arrasto com o uso de polímeros adicionados ao escoamento. O objetivo deste trabalho é utilizar o polímero óxido de polietileno (poly ethylene oxide - PEO) como forma de reduzir o arrasto em escoamentos internos e turbulentos. Foram testadas soluções com concentrações de 100 ppm e 300 ppm de PEO em uma bancada com tubulação de PVC e com seções de testes de 12 mm e 17 mm de diâmetro interno para verificar a influência da concentração de polímero e do tamanho do diâmetro interno da tubulação na redução de arrasto. Foi observada também a perda de eficiência do polímero conforme o tempo de uso das soluções poliméricas. Além disso, foi constatado o comportamento de fluido newtoniano para todas as soluções estudadas a partir da análise da viscosidade de cada uma delas. Os testes mostraram que a redução de arrasto é mais significativa para uma solução com concentração de 300 ppm de PEO, para os dois diâmetros, e a degradação do polímero é mais evidente na tubulação de maior diâmetro, para as duas concentrações de polímero estudadas. Ademais, o maior valor para redução de arrasto foi obtido para o diâmetro interno de 17 mm e concentração de 300 ppm de PEO, porém, considerando apenas um único passe do volume pela tubulação.

Este trabalho investiga numericamente o efeito de novos padrões de interferência sobre escoamentos com números de Reynolds no regime subcrítico, os quais se desenvolvem ao redor de dois cilindros circulares in tandem. Os novos padrões de interferência estão atrelados à inclusão de efeitos de rugosidade e, consequentemente, as interações esteira corpo e esteira-esteira impõem nova dinâmica de vorticidade para o problema. Em geral, os resultados numéricos indicam as potencialidades da abordagem numérica para capturar redução de força de arrasto associada com aumento da pressão de base, intermitência na geração de estruturas vorticosas e destruição de esteira, para certos padrões de interferência. A literatura é escassa de resultados de escoamentos ao redor de arranjos de cilindros com interferência de rugosidade, o que motivou este estudo. A análise dos principais resultados numéricos permite tirar conclusões importantes e, principalmente, propicia a evolução da ciência. Duas contribuições deste trabalho podem ser destacadas: (i) implementação de um algoritmo para a inclusão de efeitos de interferência de rugosidade, a partir de um método de vórtices puramente Lagrangeano com modelagem de turbulência do tipo LES implementado em um código caseiro; e (ii) aplicação de processamento paralelo usando OpenMP com Fortran para todos os casos de testes. Os resultados numéricos ratificam que o modelo de rugosidade é mais sensível para capturar fenômenos físicos do que somente a modelagem bidimensional de turbulência. No passado, a modelagem de turbulência propiciou o desenvolvimento do atual modelo de rugosidade, que, em essência, distribui pontos ao redor de um corpo para combinar geração de vórtices discretos e mudança instantânea do campo de vorticidades no interior da camada limite por injeção de quantidade de movimento.

Neste trabalho foi proposto produzir superficies de silicone tratada superficialmente a plasma que podem promover a redução de arrasto e melhoria da redução do desgastes de dispositivos customizados de silicone que nescessita de redução de arrasto, além de analisar as propriedades mecânicas das superficies produzidas. As superfícies superhidrofóbicas (SSH) possuem alta repelência à água e vêm sendo estudadas como mecanismo alternativo para redução de arrasto. As alterações promovidas na superfície do Sylgard® devido a deposição de substância como: acetileno, argônio e oxigênio, através do tratamento a plasma tem apresentado o fenômeno de redução de arrasto em superfícies cilíndricas propostos em diâmetros e comprimentos predefinidos. A redução de arrasto (RA) para os tubos flexíveis foi avaliada em bancada de reômetro, nas variações de rotações por minuto de 50 rpm, 100 rpm, 250 rpm antes e após a deposição a plasma. As modificações superficiais, morfológicas e químicas, foram comprovadas por análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Infravermelho por Transformada de Fourrier (AFTIR), Microscopia de Força Atômica (MFA), em placas planas, esperando que seja mostrada a impressão de uma estrutura rugosa na escala nanométrica com deposição de elementos químicos da solução polimerizante através do plasma. As amostras tratadas mostraram - se com menor resistência ao escoamento da água, testado através da imposição do torque sobre os tubos. As amostras de argônio apresentaram as melhores reduções de arrasto mesmo submetidas a escoamento laminar.