Publicação: Desenvolvimento de uma plataforma para computação de alto
desempenho de escoamentos transientes, utilizando estrutura octonária
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Silveira Neto, Aristeu da
Resumo
Apresenta-se, neste trabalho, o desenvolvimento e implementação de uma estrutura de
dados paralela (memória distribuída), octonária, diretamente vinculada a uma malha cartesiana
e adaptativa, para solução das equações de Navier-Stokes. As equações foram discretizadas
espacialmente utilizando o Método de Volumes Finitos, com os termos difusivos aproximados
por diferenças-centradas. A discretização temporal foi realizada por meio do método Adams-
Bashforth que, assim como o método de diferenças centradas, possui segunda-ordem de exatidão.
A metodologia de fronteira imersa foi utilizada para representação de corpos sólidos no
escoamento e o acoplamento pressão-velocidades é feito com o método de passos-fracionados
de dois passos. Resultados são apresentados tanto para a malha octonária adaptativa quanto para
a uma malha retilínea, ambas em paralelo. Em ambas as implementações foram utilizadas bibliotecas
externas para resolver o sistema linear resultante da equação de Poisson para correção
da pressão no método de passos-fracionados. Os resultados determinados foram comparados
com dados numéricos e experimentais, apresentando boa concordância.
Abstract
The present work describes the development of a parallel distributed-memory implementation,
of an octree data structure, linked to an adaptive Cartesian mesh to solve the Navier-
Stokes equations. The Finite Volume Method was used in the spatial discretization where the
diffusive terms approximated by the central differences method. The temporal discretization
was accomplished using the Adams-Bashforth method. Both temporal and spatial discretizations
are of second-order of accuracy. The immersed boundary method was employed to
represent immersed solid bodies in the flow and the Velocity-pressure coupling is done using
the fractional-step method of two steps. Results, for sequential and parallel simulations, are
presented both for the adaptive octree mesh and for a rectilinear mesh. Moreover, all simulated
results were obtained using a external solver for the Poisson equation, from the pressure correction,
in the fractional-step method. The numerical results are compared with numerical and
experimental data, and the agreement between the two is found to be good.
Palavras-chave
Método de volumes finitos, Escoamento de Taylor-Couette, Adaptatividade de malhas, Equações de Navier-Stokes, Finite volume method, Taylor-Couette flow, Adaptive mesh refinement, Navier-Stokes equations, Dinâmica dos fluidos - Simulação por computador, Método dos volumes finitos
Citação
LOURENÇO, Marcos Antonio de Souza. Desenvolvimento de uma plataforma para computação de alto
desempenho de escoamentos transientes, utilizando estrutura octonária. 2012. 139 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2012.99