PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 1999

Simulações multibloco para configurações complexas em qualquer regime de velocidade.

Autor

Robson Leal da Silva

Orientador

  • Orientador João Luiz Filgueiras de Azevedo

Área de Concentração

Aerodinâmica, Propulsão e Energia

Data de Defesa

1999

Número da Tese

000447240

Resumo

Este projeto foi desenvolvido objetivando a implementação de ferramentas numéricas para simulação de escoamentos em baixas velocidades em configurações geométricas complexas. O método numérico utilizado é uma variação do algoritmo implícito de fatoração aproximada de Beam e Warming, no qual as variáveis de trabalho são densidade, temperatura e componenetes cartesianas de velocidade. O algoritmo implementado incorpora, ainda, um método para aceleração de convergência que utiliza pressão como variável primitiva ao invés de densidade como forma de simular corretamente escoamentos a baixas velocidades. Configurações geométricas como as de canais e outros dispositivos industriais com escoamento interno são os modelos principais dos estudos desenvolvidos. Busca-se, com os resultados obtidos, uma forma de melhorar a forma geométrica dos canais internos nestes tipos de dispositivos, através da análise das propriedades de escoamento. As equações governantes do modelo são discretizadas especialmente utilizando-se operadores de diferenças centradas, sendo assegurada a estabilidade numérica por um modelo de dissipação artificial não-linear. A solução numérica é obtida para a condição de estado estacionário com a ajuda de aceleração de convergência de método desenvolvido anteriormente. Inicialmente somente o sistema não-viscoso com um tratamento 2-D é pesquisado, de forma a reduzir significativamente o trabalho computacional despendido e ainda assim obter as propriedades de estado necessárias para o melhor conhecimento do sistema físico em questão. O trabalho apresenta simulações de escoamento em configurações cujo objetivo é a validação da metodologia proposta. Comparação de resultados com dados de literatura é feita e demonstra-se que a capacidade de uso do método para configurações verdadeiramente complexas está implementada.

Palavras-chave

Escoamento de fluidos Simulação computadorizada Velocidade de fluxo Configurações Análise numérica Baixa velocidade Algoritmos Mecânica dos fluidos Matemática aplicada Aerodinâmica Física Engenharia mecânica Computação