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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
Other Titles: Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries
metadata.dc.creator: Oliveira, José Eduardo Santos
metadata.dc.contributor.advisor1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Silva, Ana Lúcia Fernandes de Lima e
metadata.dc.contributor.referee1: Prata, Alvaro Toubes
metadata.dc.contributor.referee2: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.referee3: Guimarães, Gilmar
metadata.dc.contributor.referee4: Manzanares Filho, Nelson
metadata.dc.description.resumo: 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, de sustentação e de pressão, assim como o número de Strouhal e resultados qualitativos dos campos de visualização da dinâmica para cada escoamento estudado. Comparações foram feitas com resultados numéricos e experimentais disponíveis na literatura, e demonstraram uma boa coerência física.
Abstract: The mathematical modeling of turbulent flows around complex moving geometries has always been an extensive area of practical applications and therefore takes place in the recent engineering research. A possible numerical method proposed to handle these problems is the so called Immersed Boundary Methods. This methodology is still under development and consists in separating the problem in two domains, a fixed Eulerian domain used to discretize the fluid equations and a Lagragian domain used to represent the solid/fluid interface. Since there is no geometric dependence between these two meshes, the immersed boundary method can easily handle moving or deformable bodies immersed in the fluid flow. This work presents an extension of the Virtual Physical Model, an immersed boundary methodology developed at the LTCM/UFU, to simulate fluid flows at high Reynolds numbers around moving or deformable bodies. The model was used in the simulation of immersed deformable bodies in laminar flows and was applied in shape optimization problems. Simulations of the turbulent flow past a pitching NACA 0012 airfoil was also presented. A brief comparative studied of three turbulence methodologies implemented with immersed boundary methods is also presented in this work. The results were compared with the experimental and numerical results available from literature, and a good physical coherence was obtained.
Keywords: Métodos de fronteira imersa
Modelo físico virtual
Modelagem da turbulência
Fronteiras móveis
Otimização
Immersed boundary methods
Virtual physical model
Turbulence modeling
Moving boundaries
Optimization
Mecânica dos fluidos
Turbulência
Dinâmica dos fluidos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: OLIVEIRA, José Eduardo Santos. Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries. 2006. 188 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14693
Issue Date: 8-Mar-2006
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