Publicação: Modelagem matemática e computacional para a análise de escoamentos sobre geometrias cartesianas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
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Ribeiro Neto, Hélio
Resumo
No presente trabalho é apresentada a modelagem física e matemática de escoamentos para fluidos arbitrários, onde é contemplada a dinâmica e o transporte de energia térmica no escoamento. Tal modelagem é particularizada para o caso de fluidos newtonianos com propriedades constantes em escoamentos incompressíveis, simplificações estas, que possibilitam a modelagem numérica-computacional abordada no presente estudo. Nela é empregada a metodologia do passo fracionado (método de projeção), para o acoplamento pressão-velocidade. Rotinas computacionais foram desenvolvidas e implementadas em linguagem de programação FORTRAN 90, onde as equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas e resolvidas em um domínio bidimensional. Simulações foram conduzidas a fim de verificar a ordem de convergência do método numérico utilizado, validar o código computacional desenvolvido e analisar a influência de parâmetros adimensionais nas características do escoamento. A partir dos resultados numéricos obtidos, observa-se que o código desenvolvido apresenta segunda ordem de convergência e os resultados numéricos obtidos estão em concordância com os resultados apresentados pela literatura.
Abstract
This work presents the physical and mathematical modeling of flows for arbitrary fluids, where the dynamics and the thermal energy transport in the flow are contemplated. Such modeling is particularized for the case of Newtonian fluids with constant properties in incompressible flows, simplifications that allow the numerical-computational modeling addressed in the present study. Where the fractional step method (projection method) is employed for pressure-velocity coupling. Computational routines are developed and implemented in FORTRAN 90 programming language, where the equations are discretized by the finite difference method and solved in a two-dimensional domain. Simulations are conducted in order to verify the order of convergence of the numerical method used, validate the computational code developed and analyze the influence of dimensionless parameters on the flow characteristics. From the numerical results obtained, it is observed that the developed code presents second order of convergence and the numerical results obtained are in agreement with the results presented in the literature.
Palavras-chave
Mecânica dos fluidos computacional, Simulação numérica-computacional, Escoamentos bidimensionais não-isotérmicos, Diferenças finitas
Citação
SANTOS, Gabriel Machados dos. Modelagem matemática e computacional para a análise de escoamentos sobre geometrias cartesianas. 2019. 88 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019.
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