Justificativas
Nos últimos 25 anos, parte dos professores e pesquisadores integrantes Pronex tem se dedicado ao desenvolvimento de técnicas ativas e passivas para o controle das propriedades de escoamentos, em particular, técnicas que diminuam o coeficiente global de arrasto.
Inúmeros mecanismos especiais de redução do arrasto incluindo (i) a injeção ou sucção normal de fluido na parede, (ii) a injeção tangencial de fluido por aberturas na parede, (iii) a utilização de material rugoso para a prevenção de separação, (iv) a otimização de formas para o controle dos gradientes de pressão, (v) a adição de polímeros, entre outros, têm sido estudados.
Recentemente, três tópicos em particular têm movimentado a literatura especializada em arquitetura naval: a redução do arrasto pela (i) inserção de ranhuras longitudinais na superfície molhada, (ii) pela inserção de micro-bolhas e (iii) pela utilização de tintas (material polimérico) especiais. O domínio desses assuntos será crucial para aumentar o futuro grau de competitividade na indústria naval brasileira bem como seu índice de nacionalização. A indústria coreana do sul, por exemplo, vem dedicando largos recursos à investigação desses tópicos de pesquisa.
A produção de metodologias e ferramentas de projetos navais também têm recebido destaque especial dos integrantes do PRONEX, Núcleo de Excelência em Turbulência.
Cinco teses de pós-graduação na área naval estão atualmente em andamento no âmbito do PRONEX, são elas:
- Descrição numérica e experimental do escoamento ao redor de sistemas quilha/bulbo. DSc Renata Braun Chaves.
- Modelação geométrica e análise instantânea da resistência ao avanço de cascos esbeltos utilizando o MathematicaTM. MSc Rafael Coelho.
- Investigação experimental dos mecanismos de redução do arrasto por fatores morfométricos. MSc Beatriz de Sousa.
No passado, as pesquisas listadas acima foram realizadas em túneis de vento. Com a construção do canal, estudos semelhantes poderão ser conduzidos em condições mais apropriadas. Como exemplo de novos assuntos a serem abordados, espera-se concluir análises experimentais detalhadas sobre:
- As características de desempenho de superfícies com ranhuras longitudinais. O objetivo será investigar como as ranhuras interagem com a morfologia da camada limite turbulenta provocando uma redução no arrasto.
- As características de escoamentos parietais sujeitos à injeção de micro-bolhas na superfície. O objetivo será investigar como o aumento da troca de quantidade turbulenta provocada pela presença das bolhas provoca mudanças no coeficiente de arrasto
- As características hidrodinâmicas de escoamentos ao redor de propulsores com métodos experimentais com alta resolução espacial e temporal. O objetivo será relacionar padrões de estruturas coerentes com a eficiência de propulsores.
Além do evidente acervo intelectual que resultará da investigação dos 3 itens acima. Sua condução possui o propósito adicional de validar a operação do canal a ser construído, bem como de sua instrumentação.
Técnicas ativas e passivas de redução do arrasto representam o futuro do transporte marítimo. A utilização de geometrias e materiais especiais para a confecção de cascos de embarcações de grande porte pode atingir reduções no consumo de combustível da ordem de 25%. O domínio de sua utilização, portanto, precisa ser bem compreendido.
