PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 1994

Um método de diferenças finitas para simulação de escoamentos em qualquer regime de velocidade

Autor

Rodrigo Jereissati Martins

Orientador

  • Orientador João Luiz Filgueiras de Azevedo

Área de Concentração

Aerodinâmica, Propulsão e Energia

Data de Defesa

01/03/1994

Número da Tese

000266666

Resumo

Um medoto de diferencas finitas para simulacao deescoamentos independente do regime de velocidade considerada ehapresentado. O algoritmo proposto utiliza um esquema implicito defatoracao aproximada em forma delta tipicamente desenvolvido paraescoamentos compressiveis. A habilidade de tratar escoamentos emqualquer numero de Mach e obtida atraves de uma escolha apropriadadas variaveis dependentes, chamadas variaveis primitivas, a saber,pressao, componentes cartesianas de velocidade e temperatura. As equacoes governantes sao escritas em forma de lei de conservacaopara um sistema de coordenadas curvilineas generalizadas esimultaneamente resolvidas por um processo implicito de marcha notempo com linearizacao local por via de matrizes jacobianas. Operadores de diferencas centradas sao empregados para as derivadasespaciais e estabilidade numerica e assegurada pela escolha de ummodelo de dissipacao artificial. O esquema numerico resultante ehsimilar ao algoritmo tradicional de Beam & Warming, com excessao deuma nova matriz jacobiana relacionando variaveis conservadas eprimitivas. O metodo e aplicado a uma grande variedade de testes,incluindo escoamentos internos e externos, e velocidades que variamdo regime incompressivel ao supersonico. Todos os casos analisadosmostram concordancia muito boa com os dados disponiveis daliteratura. A eficiencia computacional do algoritmo proposto etambem avaliada e revela-se tao boa quanto a do de Beam & Warming. Apesar de terem sido considerados apenas escoamentos nao viscosos,ou seja, escoamentos governados pelas equacoes de Euler, nao haqualquer dificuldade conceitual na extensao do presente algoritmopara as equacoes de Navier-Stokes.

Palavras-chave

Escoamento Dinâmica dos fluidos computacional Método de elementos finitos Simulação do escoamento Equação de Navier-Stokes Número de Mach Mecânica dos fluidos Equação de Euler-Lagrange Física