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Desenvolvimento e teste de esquemas "upwind" de alta resolução e suas  aplicações em escoamentos  incompressíveis com superfícies livres; Development and testing of high-resolution upwind schemes and their applications in incompressible free surface flows

Queiroz, Rafael Alves Bonfim de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/03/2009 PT
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56%
Neste trabalho são apresentados os resultados do desenvolvimento e teste de esquemas upwind de alta resolução para o controle da difusão numérica em leis de conservação gerais e problemas em dinâmica dos fluidos. Em particular, são derivados dois novos esquemas: o ALUS (Adaptive Linear Upwind Scheme) e o TOPUS (Third-Order Polynomial Upwind Scheme). Esses esquemas são testados no transporte de escalares, em equações 1D tipo convecção-difusão, em sistemas hiperbólicos 1D, nas equações de Euler 2D da dinâmica dos gases e nas equações de Navier-Stokes incompressíveis 2D/3D. Os esquemas são então associados a uma modelagem algébrica não linear para a simulação de problemas de escoamentos incompressíveis turbulentos 2D com/sem superfícies livres; In this work, results of the development and testing of high-resolution upwind schemes for controlling of the numerical diffusion for general conservation laws and fluid dynamics problems are presented. In particular, two new high-resolution upwind schemes are derived, namely, the ALUS (Adaptive Linear Upwind Scheme) and the TOPUS (Third-Order Polynomial Upwind Scheme). These schemes are tested in scalar transport, 1D convection-diffusion equations, 1D hyperbolic systems...

Estudo numérico da transição laminar-turbulenta.; Numerical Study of laminar-turbulent transition.

Tobaldini Neto, Luiz
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/12/2006 PT
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56.35%
Em função de recentes desenvolvimentos no processo de cálculo de sistemas térmicos de proteção contra gelo em aerofólios, foi identificada a importância da camada limite transicional para a correta previsão do coeficiente de troca de calor externo. O presente trabalho discute os métodos utilizados na modelagem numérica de turbulência e transição, testa a capacidade de um modelo k-epsilon de baixo Reynolds avaliar corretamente a transição para o escoamento em uma placa plana bidimensional e mostra que o acoplamento de uma função de transporte de intermitência ao modelo de turbulência de duas equações é uma alternativa eficiente para se aumentar a qualidade da previsão da transição calculada. A filtragem pela variável de intermitência atua corrigindo os níveis de turbulência fornecidos pelo modelo de duas equações durante a transição. Entre os atrativos da função de transporte de intermitência estão a simplicidade das condições de contorno e o fato de serem expansíveis para escoamentos tridimensionais. Uma equação de transporte de intermitência é implementada e acoplada com um modelo de duas equações do programa Fluent. O modelo é testado para três níveis de turbulência do escoamento livre. Os resultados obtidos são comparados com experimentos e com aqueles fornecidos pelo modelo original sem modificações. As distribuições do coeficiente de atrito e de fator de forma ao longo da placa com a função de intermitência mostram boa concordância com os valores verificados experimentalmente...

Estudo do escoamento de gás no interior de ciclones através da técnica de fluidodinâmica computacional.; Study of the gas flow inside cyclones using computational fluid dynamics.

Cruz, Fabiana Sanches
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 31/01/2013 PT
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46.25%
Neste trabalho, buscou-se investigar a aplicação de uma modelagem RANS, com a utilização do modelo de turbulência das Tensões de Reynolds (RSTM), na modelagem do escoamento de gás no interior de ciclones, especialmente na simulação do movimento periódico do vórtice, conhecido como Precessing Vortex Core (PVC), com apoio da Fluidodinâmica Computacional. Utilizou-se o pacote de CFD de código aberto OpenFOAM, e as simulações foram realizadas em regime transiente. Dois modelos RSTM foram testados, o modelo LRR com os valores padrões para as constantes e uma modificação das constantes do termo de redistribuição. Compararam-se os resultados obtidos com dados da literatura e verificou-se que ambos os modelos representaram o campo médio de velocidade. No entanto, somente o modelo LRR conseguiu reproduzir o campo de flutuações de velocidade. Detectou-se o movimento de precessão do vórtice, que pode ser visualizado através de imagens sequenciais do escoamento, e uma frequência característica do movimento pode ser calculada através do Espectro de potência.; The flow field of a gas cyclone was simulated with a RANS model using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Precession of the Vortex Core (PVC) was investigated. The CFD simulations were carried out using the open source code OpenFOAM and the simulations were performed in a transient regime. Two Reynolds Stress Turbulence Models (RSTM) were investigated - the LRR model with standard constants and another with modified constants in the pressure-strain term. The results obtained by the models were compared with values of mean velocity taken from the literature and predictions were satisfactory. However...

Decisões do uso da tecnologia da informação : um estudo sobre o efeito das capacidades dinâmicas

Silva, Brivaldo André Marinho da
Fonte: Fundação Getúlio Vargas Publicador: Fundação Getúlio Vargas
Tipo: Tese de Doutorado
PT_BR
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56.04%
O objetivo principal do estudo é verificar os efeitos das decisões do uso da tecnologia da informação (TI) no seu desempenho. Existe uma grande necessidade de justificar os investimentos realizados nessa área e uma expectativa de promover um desempenho superior com o uso dos recursos e capacidades da TI. Portanto, é importante esclarecer o seu valor e o seu papel nas organizações. Mudanças e contextos mercadológicos de rápidas transformações são grandes desafios ao ambiente das organizações. Nesse sentido, as decisões do uso da TI devem ser capazes de mobilizar os recursos e capacidades da TI para responder às mudanças do ambiente organizacional e o desempenho desse uso deve ser avaliado pela contribuição aos processos de negócio, ao contrário de insistir numa relação direta ao desempenho geral em que muitas variáveis ofuscam o real valor da TI. O estudo fundamenta-se na visão baseada em recursos da firma, nas capacidades dinâmicas e na complementaridade dos recursos organizacionais. São propostas duas orientações para as decisões do uso da TI. A primeira orientada pelas capacidades de reconfigurabilidade e complementaridade da TI. A segunda orientada pelos ativos de infra-estrutura, pessoal e parcerias. O desempenho é avaliado pelas competências do uso da TI em relação aos aspectos de sua funcionalidade e de mercado...

Análise numérica da influência de fatores atmosféricos na esteira aerodinâmica de turbinas eólicas

Ludwig, Daniel Evandro
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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56.31%
A evolução do uso da energia eólica nas últimas décadas está diretamente relacionada ao de-senvolvimento da tecnologia empregada na conversão e projeto das instalações. Neste contex-to o presente trabalho apresenta um estudo sobre a influência de fatores atmosféricos, tais como a turbulência e a presença de um perfil de velocidades referentes à camada limite at-mosférica, no desenvolvimento da esteira aerodinâmica de uma turbina eólica dimensionada segundo a teoria de Betz. O estudo é realizado utilizando o método dos volumes finitos para a solução das equações de Navier-Stokes com Médias de Reynolds (RANS). O problema de fechamento é contornado com a modelagem da turbulência segundo o modelo SST. A análise é realizada empregando o programa ANSYS-CFX 12.0 com modelagem do escoamento em regime transiente e incompressível. O domínio, discretizado com volumes tetraédricos e pris-máticos, é dividido em uma região em que está inserido o rotor da turbina e outra equivalente ao túnel de vento utilizado no trabalho experimental de referência, com condição de interface conectando os volumes. A análise é focada no estudo da esteira distante do rotor com resulta-dos comparados aos experimentais existentes na literatura. O estudo é dividido em três casos com intensidades de turbulência na entrada do domínio equivalentes a 0...

Simulação física de fluxos gravitacionais : efeitos da variação de concentração e vazão do fluxo no depósito gerado; Physical simulation of gravitational flows : the effects of variations in concertration and output of the flow in the deposit generated

Lenita de Souza Fioriti
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/08/2011 PT
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55.92%
Simulações físicas de correntes de densidade em escala reduzida têm sido desenvolvidas para o entendimento dos processos físicos que ocorrem nos eventos naturais. O presente trabalho apresenta modelagens físicas de fluxos gravitacionais realizadas em tanque com forma de canal (4,5x0,15x0,5m). O objetivo foi o entendimento dos processos hidrodinâmicos e deposicionais de tais fluxos, mediante variações de vazão e concentração. Os dados obtidos experimentalmente foram correlacionados com informações extraídas de afloramentos e do monitoramento dos eventos naturais, obtidas na literatura. Os sedimentos eram constituídos por 30% carvão, 30% ballotini e 40% caulim do volume total de massa da mistura, com frações granulométricas entre argila e areia fina. Foram simuladas correntes: i) com vazão constante e alta concentração (20%); ii) com vazão constante e baixa concentração (10%); iii) com vazão variada e alta concentração (20%); iv) com vazão variada e baixa concentração (10%). As variações da vazão foram diretamente proporcionais às variações da altura e velocidade da corrente. A maior intensidade das vazões e das velocidades ocasionou uma maior força de resistência do fluído ambiente. O desenvolvimento da altura da corrente foi favorecido devido a essa ação de reação da água ambiente. A variação da concentração foi diretamente proporcional à variação da velocidade e inversamente proporcional à variação da altura da corrente. Esse comportamento foi explicado pelo número de Reynolds. O aumento da concentração do fluxo ocasionou a diminuição da intensidade da turbulência e das alturas desenvolvidas pelo corpo da corrente. Quanto menor a viscosidade de um fluxo...

Desenvolvimento de um modelo para a estimativa da máxima sobrepressão gerada em uma explosão de gás; Development of a model to evaluate the maximum overpressure generated in a gas explosion

Renata Pinto da Silva Matos
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 03/11/2014 PT
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66.07%
A máxima sobrepressão de uma explosão de gás é um dos principais parâmetros estimados em uma Análise de Consequências. Muitas vezes é necessário fazer estimativas iniciais do seu valor, principalmente na fase conceitual de projeto. Portanto um modelo para estimativa da máxima sobrepressão gerada em uma explosão de gás que é de fácil implementação e que possui uma abordagem teórica foi desenvolvido. Ele foi implementado no software de planilhas eletrônicas Microsoft Excel e apresenta tempo de resposta curto. O modelo desenvolvido é baseado no conceito flamelet como apresentado por BML (Bray, Moss e Libby). Ele considera o efeito de obstáculos na aceleração da chama em uma explosão dentro de uma câmara em larga escala com vent. A modelagem da energia cinética turbulenta e da sua taxa de dissipação é baseada em fluidodinâmica computacional (CFD). Simulações numéricas foram conduzidas no FLACS (Flame Acceleration Simulator). O desempenho do modelo foi avaliado em três diferentes conjuntos de dados experimentais de explosões de gás em larga escala dentro de câmaras parcialmente confinadas e obstruídas similares a um módulo offshore: os experimentos da British Gas, Shell e DNV. O modelo foi capaz de representar o aumento da área da chama devido à turbulência causada pela presença de obstáculos para os três experimentos em questão. Espera-se que o modelo seja capaz de representar o mesmo comportamento em geometrias similares à da British Gas sem o ajuste de constantes. Comparações com modelos existentes que não são de CFD mostraram um desempenho muito promissor e uma boa concordância com dados experimentais foi observada.; The maximum overpressure of gas explosion is one of the main parameters estimated in the Consequence Analysis. Quite often it is necessary to make some initial estimative of its value...

Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol; Fluid dynamic modelling and simulation of gas-liquid-solid slurry systems using CFD : methanol synthesis

João Lameu da Silva Júnior
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 17/07/2015 PT
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46.23%
Nesta pesquisa investigou-se numericamente as características fluidodinâmicas de colunas de bolhas em leito de lama operando sob diferentes regimes de escoamento e concentrações de sólido particulado empregando a técnica CFD. A síntese de metanol em duas etapas (carbonilação e hidrogenação catalítica) também foi estudada numericamente em um reator em leito de lama. Na análise fluidodinâmica, o papel das interações entre as diferentes fases, a turbulência induzida pelas bolhas e o balanço populacional destas foram estudados. As predições das simulações foram validadas com dados experimentais obtidos da literatura. Na análise fluidodinâmica e cinética, os fenômenos de transferência de massa e de calor entre fases e as taxas das reações químicas foram avaliadas e os resultados foram comparados a dados experimentais de composição da fase líquida e de conversão do gás de síntese obtidos da literatura. As interações disperso-contínuo (arrastes gás-líquido e sólido-líquido) mostraram ser fundamentais na modelagem correta de sistemas trifásicos. As interações entre as fases dispersas (arraste gás-sólido e interação sólido-sólido) apresentaram influências significativas sob certas condições operacionais. O modelo de balanço populacional não-homogêneo promoveu bons resultados para a condição operacional estudada. A turbulência induzida pelas bolhas também demonstrou ser essencial na modelagem correta do escoamento de sistemas gás-líquido-sólido. Os modelos fluidodinâmicos com expressões cinéticas do tipo Langmuir-Hinshelwood para a síntese de metanol representaram bem o sistema reativo estudado. Em síntese...

Modelagem e simulação do escoamento de sistemas multifásicos em reatores agitados mecanicamente

Ribeiro, Daniel da Cunha
Fonte: Florianópolis Publicador: Florianópolis
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 146 p.| il., grafs., tabs.
POR
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46.25%
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química; Reatores agitados mecanicamente são amplamente usados na indústria química para promover diversos tipos de processos, tais como dissolução, dispersão, reações homogêneas ou heterogêneas. Apesar de todo avanço obtido nos últimos 50 anos, seu projeto e otimização ainda é baseado somente em correlações empíricas e semi-empíricas, o que demanda um grande número de experimentos. Invariavelmente, os experimentos envolvem altos custos. De forma a tentar reduzir tais custos, ferramentas computacionais vêm sendo usadas. Como o desempenho deste tipo de equipamento é calcado no escoamento gerado no seu interior a escolha por técnicas de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) é natural. Através de modelos CFD é possível obter o padrão de escoamento sem incorrer em suposições sobre a geometria como nas correlações empíricas. Neste trabalho, modelos CFD são aplicados em tais sistemas, de forma a alcançar o objetivo principal do estudo que foi investigar a razão que leva à diminuição do diâmetro das partículas com o aumento do espaço entre o fundo do reator e o impelidor. O modelo de turbulência tem papel preponderante...

Uma revisão sobre a turbulência e sua modelagem

Souza,José Francisco Almeida de; Oliveira,Leopoldo Rota de; Azevedo,José Luiz Lima de; Soares,Ivan Dias; Mata,Maurício Magalhães
Fonte: Sociedade Brasileira de Geofísica Publicador: Sociedade Brasileira de Geofísica
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2011 PT
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66.49%
Os movimentos turbulentos são caracterizados por flutuações instantâneas de velocidade, temperatura e outros escalares. Como conseqüência destas flutuações, o estado turbulento em um fluido contribui significativamente no transporte de momentum, calor e massa. Define-se turbulência como um estado de escoamento do fluido no qual as variáveis instantâneas exibem flutuações irregulares e aparentemente aleatórias tal que, na prática, apenas propriedades estatísticas podem ser reconhecidas e submetidas a uma análise. O estudo dos fenômenos de transporte fica dificultado, sobremaneira, pela presença destas flutuações. Qualquer simplificação na análise dos efeitos da turbulência é extremamente vantajosa do ponto de vista físico, matemático e numérico. A busca constante por tais simplificações é um dos principais objetivos no desenvolvimento de novos modelos de turbulência. Este artigo tem como objetivo fazer uma revisão sobre o fenômeno da turbulência e sua modelagem, onde são apresentados os seus fundamentos teóricos e as principais técnicas de abordagem utilizadas na modelagem do fenômeno.

Modelagem matemática de interação fluido-estrutura utilizando o método da fronteira imersa; Mathematical Modeling of Fluid-Structure Interaction by Using the Immersed Boundary Method

Silva, Alice Rosa da
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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66.03%
Os problemas práticos de engenharia que envolvem a presença de escoamentos incompressíveis em torno de corpos rombudos são considerados os mais estudados. Os corpos rombudos sofrem carregamentos fluidodinâmicos causados pela geração de vórtices, que induzem o movimento oscilatório dos mesmos. A vibração induzida por vórtices tem sido objeto de estudo de inúmeros pesquisadores de todo o mundo tanto no meio acadêmico quanto no âmbito industrial. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo o uso da metodologia da Fronteira Imersa combinado com o Modelo Físico Virtual, para a simulação de escoamentos incompressíveis, bidimensionais sobre cilindros circulares. Nas simulações numéricas são enfocados os escoamentos sobre cilindros rotativos, cilindros com rotação-oscilação, dois cilindros em diferentes arranjos e cilindros suportados por molas elásticas constituindo sistemas de um e dois graus de liberdade. A modelagem de turbulência sub-malha de Smagorinsky e uma função de amortecimento na saída do domínio, também foram utilizadas para garantir a estabilidade dos cálculos numéricos. As análises da distribuição da pressão ao longo da superfície do cilindro, da série temporal dos coeficientes de arrasto e de sustentação e o número de Strouhal...

Simulação numérica de grandes escalas em cavidades tridimensionais com tampa deslizante utilizando modelagem dinâmica; Largeeddy simulation in three dimentional liddriven cavities using dynamic models

Pinho, Francisco Aurilo Azevedo
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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56.22%
No presente trabalho foi implementado um código computacional de segunda ordem no tempo e de quarta ordem no espaço, com modelagem dinâmica da turbulência, apropriada para se analisar o processo de transição de escoamentos. São apresentados resultados de simulações numéricas de escoamentos em cavidades com tampa deslizante (liddriven cavity) em configurações bi e tridimensional. Todas as simulações foram realizadas com o código computacional desenvolvido no contexto deste trabalho. Os resultados para a configuração bidimensional foram comparados com resultados presentes na literatura e tiveram como objetivo fazer uma validação inicial do código e definir os melhores parâmetros para as simulações na configuração tridimensional. Para esta configuração foram realizadas simulações de escoamentos em cavidades cúbicas a números de Reynolds iguais a 3.200, 10.000, 25.000, 50.000 e 100.000. Os resultados das simulações de escoamentos a números de Reynols iguais a 3.200 e 10.000 foram comparados com resultados presentes na literatura. Para número de Reynolds igual a 10.000, na configuração tridimensional, foram realizadas simulações sem modelo de turbulência e com os modelos submalha de Smagorinsky e modelo dinâmico de Germano. Esta simulação teve como objetivo avaliar o melhor modelo a ser utilizado nas simulações de escoamentos a número de Reynolds mais elevados. Observouse que a simulação com o modelo de Germano foi a que proporcionou os melhores resultados quando comparados com dados experimentais. As simulações de escoamentos a números de Reynolds maiores que 10.000 foram analisadas sobre vários aspectos...

Simulação de grandes escalas e simulação híbrida RANS/LES do escoamento sobre o degrau com condições de contorno turbulentas; Large-eddy simulation and hybrid RANS/LES simulation of the backwardfacing step flow with turbulent boundary conditions

Spode, Cleber
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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76.38%
A simulação numérica de escoamentos turbulentos através da hipótese de Boussinesq é representada, atualmente, por duas grandes metodologias distintas, a Simulação de Grandes Escalas (LES – Large-Eddy Simulation) e as Equações Médias de Reynolds (RANS – Reynolds Averaged Navier-Stokes). Uma nova metodologia, chamada de Híbrida RANS/LES, está em desenvolvimento, tirando proveito das potencialidades das metodologias tradicionais LES e RANS através de um único modelo. O presente trabalho trata da avaliação das três metodologias, LES, RANS e Híbrida RANS/LES de modelagem da turbulência através da simulação numérica do escoamento turbulento sobre um degrau. Os modelos são avaliados através deste escoamento, que apesar de simples geometricamente, é capaz de gerar um escoamento complexo, com regiões de escoamento parietal e cisalhante livre. Juntamente com a modelagem da turbulência, um estudo de imposição de condições de contorno turbulentas na entrada do domínio utilizado revelou que tão importante quanto o modelo de turbulência, as condições de contorno empregadas modificam substancialmente os resultados obtidos. Foi implementado um modelo de geração de contorno baseado no escalonamento de informações internas do escoamento de forma a satisfazer estatística e topologicamente o caráter turbulento da condição de contorno na entrada. Resultados para as três metodologias revelam que a Simulação de Grandes Escalas e métodos Híbridos RANS/LES apresentam descrições muito semelhantes para o escoamento turbulento sobre o degrau...

Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis; Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries

Oliveira, José Eduardo Santos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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86.36%
A modelagem matemática de escoamentos turbulentos sobre geometrias complexas móveis possui uma extensa área de aplicações práticas e por isso ocupa lugar de destaque nas pesquisas recentes em engenharia. Uma linha proposta para o tratamento numérico deste tipo de problemas são os métodos de fronteira imersa. Esta metodologia, ainda em desenvolvimento, tem por base a separação do problema em dois domínios distintos, um domínio fixo euleriano utilizado para discretizar as equações do fluido e outro lagrangiano usado para representação da interface fluido-sólido. Como os domínios são geometricamente independentes, não existem restrições quanto à movimentação ou deformação de corpos imersos no escoamento. O presente trabalho apresenta uma extensão do Modelo Físico Virtual, uma metodologia de fronteira imersa desenvolvida no LTCM/UFU, para a simulação de escoamentos a altos números de Reynolds sobre geometrias móveis ou deformáveis. O modelo foi utilizado na simulação de escoamentos laminares sobre corpos deformáveis, aplicados a problemas de otimização de forma. Foram também simulados aerofólios NACA 0012 móveis imersos em escoamentos turbulentos. Um estudo comparativo de três diferentes metodologias de modelagem da turbulência em conjunto com o método de fronteira imersa foi também realizado. São apresentados resultados dos coeficientes de arrasto...

Simulação de grandes escalas de jatos periódicos temporais utilizando a metodologia psedo-espectral de Fourier; Large eddy simulation of periodic temporal jets using the Fourier pseudo-spectral method

Moreira, Leonardo de Queiroz
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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56.26%
A turbulência nos fluídos é um dos problemas mais desafiadores da atualidade, em especial no que se refere às aplicações industriais que envolvem processos de mistura de componentes, transferência de calor, lubrificação e degelo, injeção de combustível em câmaras de combustão, sistemas de propulsão de aviões e aeronaves. Diante de considerável interesse, no presente trabalho objetivou-se a análise da transição a turbulência de jatos em desenvolvimento temporal a números de Reynolds moderados utilizando a metodologia LES. Primeiramente desenvolveu-se um código computacional ESPC3D, com alta ordem de resolução para simulação de escoamentos do tipo jatos em desenvolvimento temporal em transição e/ou turbulentos. O código foi desenvolvido no Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos (LTCM). Resultados consistentes foram obtidos do ponto de vista da análise física utilizando o código ESPC3D, com o qual realizou-se simulações de grandes escalas empregando o método pseudo-espectral de Fourier. Os resultados das simulações permitem verificar a transição a turbulência bem como suas estruturas típicas. Foi possível também verificar a influência da modelagem da turbulência utilizando a metodologia LES...

Estudo da fluidodinâmica do leito de jorro por CFD com malhas tridimensionais

Santos, Kássia Graciele dos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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46.32%
O leito de jorro tem sido estudado em diversas aplicações, tais como secagem de materiais, recobrimento de partículas, reações catalíticas, dentre outros. Isto se deve ao fato do equipamento apresentar excelente contato fluido-partícula, o que fornece elevados coeficientes de transferência de calor e massa e alta taxa de circulação de partículas. O conhecimento da fluidodinâmica do equipamento é de suma importância para adaptar o leito a novas aplicações, bem como para compreender algumas limitações deste equipamento. Estudos de simulação por meio da técnica da fluidodinâmica computacional (CFD) mostraram que esta metodologia tem um bom potencial para a melhor compreensão dos aspectos fluidodinâmicos em diversos equipamentos. A utilização de um modelo multifásico, associada à solução de equações provenientes dos balanços de massa e momento para cada uma das fases, tem tido êxito para simulação fluidodinâmica de leitos móveis. Em trabalhos anteriores foram realizadas simulações numéricas bidimensionais (2D) de um leito de jorro convencional e com tubo draft utilizando o modelo Euleriano granular multifásico. Este modelo trata as fases como contínuas e interpenetrantes, dando origem a uma fase granular pseudo-fluida...

Modelagem matemática de jatos em desenvolvimento espacial usando a metodologia pseudoespectral de Fourier

Moreira, Leonardo de Queiroz
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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46.27%
A busca por métodos de alta acurácia e alta taxa de convergência com a finalidade de resolver as equações de Navier-Stokes é de grande interesse para estudiosos de CFD. Essa busca é motivada, pois existem fenômenos físicos, como a turbulência nos fluidos, para os quais apenas metodologias que possuem uma alta acurácia permitem obter uma solução satisfatória da física que caracteriza o problema. A principal dificuldade encontrada em obter alta acurácia na solução das equações de Navier-Stokes é o custo computacional. Neste sentindo, no MFLab, uma nova metodologia começou a ser desenvolvida com os trabalhos de Mariano (2007), Moreira (2007), Mariano (2011). Ela é baseada no acoplamento da metodologia pseudo-espectral de Fourier (MPEF) juntamente com a metodologia da fronteira imersa (MFI). As principais particularidades do MPEF é a alta acurácia numérica, aliada com o baixo custo computacional em termo relativos, pois não é necessário resolver um sistema linear do acoplamento pressão-velocidade. Entretanto, ela é limitada a problemas com condições de contorno periódicas. Com o intuito de expandir a aplicabilidade da MPEF a outros problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), ela foi acoplada à metodologia de Fronteira Imersa (MFI). A MFI é uma metodologia desenvolvida para simular escoamentos sobre geometrias complexas e móveis usando malha cartesiana. Normalmente...

Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas

Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
POR
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46.37%
A turbulência é um fenômeno complexo, tanto em sua experimenta ção, quanto na simulação. Isto ocorre devido a sua complexidade e extrema sensibilidade às condições iniciais e de contorno dos campos de escoamento turbulentos e a grande faixa de escalas de tempo e comprimento característicos, que demandam uma grande quantidade de recursos computacionais. Para simplifi car tal situação, utilizam-se aproximações e modelos de turbulência, os quais reduzem o ní vel de descrição do escoamento. Neste âmbito, no presente trabalho foram realizadas simulações num éricas bi e tridimensionais de escoamentos em um degrau descendente, em regimes laminar e turbulento. As simulações foram realizadas atravées de um código computacional desenvolvido em FORTRAN, baseado em volumes nitos, com discretiza ções espacial e temporal do tipo Centered Di erence Scheme e Backward-Di erence Formula, respectivamente. Foi utilizada a metodologia LES - Large Eddy Simulation, que consiste na aplicação de um ltro nas equa ções do movimento e resolu ção das escalas maiores do que o mesmo, com modelagem das menores. Em conjunto, foram avaliadas situações sem modelagem e com modelagens de turbulência de Smagorinsky e dinâmica...

Análise numérica detalhada de escoamentos multifásicos bidimensionais; Detailed two-dimensional numerical analysis of multiphase flows

Villar, Millena Martins
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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56.17%
A modelagem matemática de escoamentos multifásicos envolve a interação de geometrias móveis e deformáveis com o meio fluido que as envolve. Este tipo de interação faz parte de uma extensa lista de aplicações. Uma linha proposta para o tratamento num érico deste tipo de problema são os métodos híbridos Front-Tracking/Front-Capturing. Esta abordagem leva à separação do problema em dois domínios distintos (líquido/gás e líquido/líquido), um domínio fixo, euleriano, utilizado para discretizar as equações de ambas as fases, e outro móvel, lagrangiano, usado para as interfaces. Para o presente trabalho, na metologia utilizada, ambos os domínios são geometricamente independentes e não apresentam restrição quanto ao movimento e à deformação da fase dispersa. Seguindo esta linha, no presente trabalho propõe-se capturar detalhes deste de tipo escoamento, resolvendo adequadamente as escalas físicas do tempo e do espaço, utilizando malhas bloco estruturada refinadas localmente, as quais se adaptam dinamicamente para recobrir as regiões de interesse do escoamento (como, por exemplo, ao redor da interface fluido-fluido). Para se obter a resolução necessária no tempo, é usada uma discretização semi-implícita de segunda ordem para solucionar as equações de Navier-Stokes. A modelagem da turbulência é introduzida no presente trabalho via Simulação de Grandes Escalas. A eficiência e a robustez da metodologia implementada são verificadas via análise de convergência do método...

Um esquema \"upwind\" para leis de conservação e sua aplicação na simulação de escoamentos incompressíveis 2D e 3D laminares e turbulentos com superfícies livres; The \"upwind\" scheme to the conservation laws and their application in simulation of 2D and 3D incompressible laminar and turbulent flows with free surfaces

Kurokawa, Fernando Akira
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 26/02/2009 PT
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Apesar de as EDPS que modelam leis de conservação e problemas em dinâmica dos fluídos serem bem estabelecidas, suas soluções numéricas continuam ainda desafiadoras. Em particular, há dois desafios associados à computação e ao entendimento desses problemas: um deles é a formação de descontinuidades (choques) e o outro é o fenômeno turbulência. Ambos os desafios podem ser atribuídos ao tratamento dos termos advectivos não lineares nessas equações de transporte. Dentro deste canário, esta tese apresenta o estudo do desenvolvimento de um novo esquema \"upwind\" de alta resolução e sua associação com modelagem da turbulência. O desempenho do esquema é investigado nas soluções da equação de advecção 1D com dados iniciais descontínuos e de problemas de Riemann 1D para as equações de Burgers, Euler e águas rasas. Além disso, são apresentados resultados numéricos de escoamentos incompressíveis 2D e 3D no regime laminar a altos números de Reynolds. O novo esquema é então associado à modelagem \'capa\' - \'epsilon\' da turbulência para a simulação numérica de escoamentos incompressíveis turbulentos 2D e 3D com superfícies livres móveis. Aplicação, verificação e validação dos métodos numéricos são também fornecidas; Althought the PDEs that model conservation laws and fluid dynamics problems are well established...