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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Métodos pseudoespectral de Fourier e fronteira imersa aplicados a escoamentos simplificados de engenharia de perfuração
metadata.dc.creator: Nascimento, Andreia Aoyagui
metadata.dc.contributor.advisor1: Padilla, Elie Luis Martínez
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.referee1: Souza, Francisco José de
metadata.dc.contributor.referee2: Lepore Neto, Francisco Paulo
metadata.dc.contributor.referee3: Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo
metadata.dc.contributor.referee4: Moreira, Leonardo de Queiroz
metadata.dc.description.resumo: O presente trabalho tem como propósito, aplicar a metodologia Pseudoespectral de Fourier com o M´método da fronteira imersa (IBM) para problemas que envolvem interação fluido estrutura, a qual foi implementada utilizando o m´método pseudoespectral de Fourier acoplado com o m´método da fronteira imersa. Inicialmente, foram propostas análises comparativas entre dois m´métodos numéricos: Método dos Volumes Finitos (MVF) e o Método Pseudoespectral de Fourier (MPEFO), com e sem o uso do m´método da Fronteira Imersa (MFI). Esta análise engloba a verificação e a validação numérica de ambos códigos, a fim de constatar as vantagens e as desvangens do MPEFO em relação ao MVF. A segunda parte consiste na implementação de um modelo de interação fluido estrutura no código IMERSPEC2D, esta implementação leva em conta o modelo de interação particionado, com uso do m´método de Runge-Kutta de quarta ordem otimizado tanto para o avanço temporal do fluido, quanto para a estrutura. Além disso, é realizada a adimensionalização das equações que modelam a movimentação estrutural. As implementações propostas, obteve resultados com maior acurácia e com um custo computacional menor demostrando aplicabilidade e potencialidade da metodologia IMERSPEC. Por fim, realizou-se aplicações em problemas simplificados de perfuração de poços, ainda bidimensionais, sendo possível observar padrões de escoamento nas tubulações de extração para diferentes razões de aspecto e números de Reynolds.
Abstract: The present work aims to present a model of fluid-structure interaction, which was implemented in IMERSPEC2D code, that is a numerical code that solves problems of flow over immersed bodies by using the pseudospectral Fourier method coupled with the immersed boundary method. Initially, it has been proposed a comparative analysis between two numerical methods: Finite Volume Method (FVM) and Fourier Pseudospectral Method (MPEFO) with and without the use of the Immersed Boundary Method (MFI). This first analysis includes verification and validation of both numerical codes, in order to determine the advantages and disadvantages of MPEFO compared to MVF. The second part is the implementation of a fluid structure interaction model in IMERSPEC2D code, this approach takes account the partitioned interaction model, by using the fourth order optimized Runge-Kutta method in both time advanced of the fluid and of the structure. Furthermore, it is proposed to non-dimensionalization of the equations that models the structural movement. These implementations yield results with more accuracy and low computational cost, by proving the applicability and potentiality of IMERSPEC methodology. Lastly, several applications have been held in drilling and extraction oil problems. These simulations are still two-dimensional, however, it is possible to observe interesting flow patterns into extraction pipes for different aspect ratios and Reynolds numbers.
Keywords: Dinâmica dos fluidos computacional
Método pseudoespectral de fourier
Método da fronteira imersa
Interação fluido-estrutura
Computational fluid dynamics
Fourier pseudspectral method
Finite volumes method
Immersed boundary method
Fluid-structure interaction
Fluidodinâmica computacional
Fourier, Análise de
Petróleo - Prospecção
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: NASCIMENTO, Andreia Aoyagui. Métodos pseudoespectral de Fourier e fronteira imersa aplicados a escoamentos simplificados de engenharia de perfuração. 2016. 189 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14784
Issue Date: 16-Feb-2016
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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