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@MastersThesis{Salemi:2006:AnEsLi,
               author = "Salemi, Leonardo da Costa",
                title = "An{\'a}lise de estabilidade linear de camada de mistura 
                         compress{\'{\i}}vel bin{\'a}ria",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2006",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2006-12-12",
             keywords = "estato reatores de combust{\~a}o supers{\^o}nica, estabilidade 
                         de escoamento, camadas cisalhantes, camadas de mistura (fluidos), 
                         mistura laminar, misturas bin{\'a}rias, escoamento de fluido, 
                         escoamento compress{\'{\i}}vel, efeitos de compressibilidade, 
                         supersonic combustion ramjet engines, flow stability shear layers, 
                         mixing layers (fluids), laminar mixing, binary mixtures, fluid 
                         flow, compressibility effects.",
             abstract = "Os sistemas aeroespaciais em sua maioria, se utilizam da 
                         libera{\c{c}}{\~a}o de energia qu{\'{\i}}mica para funcionar. 
                         Dentre as aplica{\c{c}}{\~o}es mais comuns est{\~a}o os motores 
                         de aeronaves (i.e. turbinas a g{\'a}s) e motores foguete. Ambos 
                         precisam que o combust{\'{\i}}vel seja misturado com um oxidante 
                         em uma camara de combust{\~a}o para que reajam e formem gases, 
                         que ser{\~a}o expandidos posteriormente em uma tubeira. Entender 
                         como o fenomeno da mistura ocorre dentro da camara {\'e} muito 
                         importante no projeto e na previs{\~a}o do desempenho de tais 
                         sistemas. Na combust{\~a}o supers{\^o}nica esse conhecimento 
                         {\'e} crucial j{\'a} que os tempos de resid{\^e}ncia na 
                         c{\^a}mara s{\~a}o muito reduzidos, requerendo que a mistura 
                         seja r{\'a}pida e eficiente. A an{\'a}lise de estabilidade nos 
                         auxilia a prever se um padr{\~a}o de escoamento {\'e} 
                         est{\'a}vel, neutro ou inst{\'a}vel, e como este padr{\~a}o 
                         evolui para a transi{\c{c}}{\~a}o e mais tarde para a 
                         turbul{\^e}ncia. Muitos autores compararam os resultados da 
                         an{\'a}lise de estabilidade linear com simula{\c{c}}{\~o}es 
                         num{\'e}ricas diretas (SND) e com resultados experimentais, e 
                         conclu{\'{\i}}ram que tais an{\'a}lises fornecem um panorama 
                         significativo e preciso da f{\'{\i}}sica do escoamento a um 
                         custo computacional desprez{\'{\i}}vel. A an{\'a}lise de 
                         estabilidade j{\'a} foi aplicada a muitos problemas da 
                         mec{\^a}nica dos fluidos como camadas limite, jatos, esteiras e 
                         camadas de mistura, sendo estas o objeto deste trabalho. Camadas 
                         de mistura aparecem quando duas correntes de fluido confluem a 
                         velocidades diferentes (U1 6= U2). O principal mecanismo 
                         atrav{\'e}s do qual a mistura acontece {\'e} conhecido como 
                         instabilidade de Kelvin-Helmholtz. Quando os dois fluidos 
                         est{\~a}o a baixas velocidades e n{\~a}o h{\'a} 
                         rea{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica (i.e. libera{\c{c}}{\~a}o de 
                         calor), um padr{\~a}o de instabilidade central, que {\'e} 
                         chamado de modo central, domina o processo de mistura. Quando 
                         lidamos com gases a altas velocidades, onde h{\'a} o efeito de 
                         compressibilidade, outros modos de instabilidade conhecidos como 
                         modos externos come{\c{c}}am a ter maior influ{\^e}ncia sobre o 
                         processo de mistura. Pode-se mostrar que a taxa de 
                         amplifica{\c{c}}{\~a}o do modo central diminui com o aumento do 
                         n{\'u}mero de Mach convectivo (PAPAMOSCHOU; ROSHKO, 1988). A 
                         an{\'a}lise de estabilidade come{\c{c}}a com o c{\'a}lculo 
                         viscoso compress{\'{\i}}vel bin{\'a}rio bidimensional dos 
                         perfis laminares das vari{\'a}veis do escoamento utilizando-se a 
                         equa{\c{c}}{\~a}o de estado de g{\'a}s perfeito e as 
                         equa{\c{c}}{\~o}es de conserva{\c{c}}{\~a}o transformadas para 
                         obten{\c{c}}{\~a}o de uma solu{\c{c}}{\~a}o similar para o 
                         caso de uma camada de mistura. De posse das solu{\c{c}}{\~o}es 
                         laminares, as equa{\c{c}}{\~o}es de conserva{\c{c}}{\~a}o para 
                         um escoamento inv{\'{\i}}scido compress{\'{\i}}vel 
                         bin{\'a}rio tridimensional sujeito a perturba{\c{c}}{\~o}es 
                         infinitesimais s{\~a}o derivadas. Uma solu{\c{c}}{\~a}o por 
                         modos normais, que consiste em inserir uma perturba{\c{c}}{\~a}o 
                         senoidal a um estado base, {\'e} proposta. Dessa forma, todas as 
                         vari{\'a}veis do escoamento s{\~a}o representadas pela soma de 
                         um valor laminar e uma pequena perturba{\c{c}}{\~a}o. Essas 
                         solu{\c{c}}{\~o}es ondulat{\'o}rias s{\~a}o 
                         substitu{\'{\i}}das nas equa{\c{c}}{\~o}es de 
                         conserva{\c{c}}{\~a}o adimensionalizadas obtendo-se um problema 
                         de autovalor representado por uma equa{\c{c}}{\~a}o diferencial 
                         ordin{\'a}ria (EDO) para as perturba{\c{c}}{\~o}es. Essa EDO 
                         {\'e} ent{\~a}o integrada numericamente, resultando nos 
                         autovalores e autofun{\c{c}}{\~o}es para o campo de escoamento. 
                         ABSTRACT: Many aerospace systems rely on the release of chemical 
                         energy to work properly. Among the most usual applications are 
                         aircraft engines (i.e. gas turbines) and rocket engines. Both 
                         kinds of engines need the fuel to be mixed with an oxidizer on a 
                         combustion chamber in order for them to react and form gases, 
                         which are later expanded on a nozzle. Understanding how the mixing 
                         phenomenon occurs inside the chamber is very important on the 
                         design and prediction of performance of such propulsion systems. 
                         On supersonic combustion this knowledge is crucial as the short 
                         residence times require ecient mixing. Through stability analysis, 
                         one can predict if some flow pattern is stable, neutral or 
                         unstable and how it evolves onto transition and later to 
                         turbulence. Many authors have compared linear stability analysis 
                         results with direct numerical simulations(DNS) and experimental 
                         results, and concluded that such analysis provide significant and 
                         accurate insight into the flow physics at negligible computational 
                         cost. Linear stability analysis has been applied on many problems 
                         in fluid mechanics like boundary layers, jets, plumes and mixing 
                         layers, which are the object of this work. Mixing layers occur 
                         when two streams of fluids coflow at dierent velocities (U1 6= 
                         U2). The main mechanism through which mixing occurs is known as 
                         the Kelvin-Helmholtz instability . When the fluids are at low 
                         speeds and there is no chemical reaction (i.e. heat release), a 
                         central pattern of instability, which is called central mode 
                         dominates the mixing process. When we deal with gases at high 
                         velocities , other modes of instability known as outer modes start 
                         to have a greater influence on the mixing process. It is shown 
                         that the growth rate of the center mode decreases with an increase 
                         of convective Mach number (PAPAMOSCHOU; ROSHKO, 1988). The 
                         stability analysis begins with the two-dimensional viscous 
                         compressible binary flow variables laminar profile calculation via 
                         the perfect gas state and conservation equations transformed to 
                         obtain a similar solution for the mixing layer case. With the 
                         laminar solutions, the conservation equations for a 
                         three-dimensional inviscid compressible binary laminar flow 
                         subjected to infinitesimal disturbances are derived. A normal mode 
                         form solution, which consists of introducing a sinusoidal 
                         disturbance on a base state, is proposed. In this manner, all the 
                         flow variables are represented by the sum of a laminar value and a 
                         small disturbance. These wave-like solutions are substituted on 
                         the nondimensional conservation equations leading to an eigenvalue 
                         problem represented by an ordinary dierential equation (ODE)for 
                         the disturbances. This ODE is integrated numerically, resulting in 
                         eigenvalues and eigenfunctions for the flow field.",
            committee = "Fachini Filho, Fernando (presidente) and Mendon{\c{c}}a, Marcio 
                         Teixeira de (orientador) and Medeiros, Marcelo Augusto Faraco de",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Linear stability analysis of a compressible binary mixing layer",
             language = "pt",
                pages = "216",
                  ibi = "6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PbaGK",
                  url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PbaGK",
           targetfile = "paginadeacesso.html",
        urlaccessdate = "04 maio 2024"
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