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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Interação fluido-estrutura em cilindros utilizando dinâmica dos fluidos computacional
Other Titles: Fluid Structure interaction over cylinders with computational fluid dynamics
metadata.dc.creator: Ribera, Rodrigo Lisita
metadata.dc.contributor.advisor1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.referee1: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.referee2: Mansur, Sergio Said
metadata.dc.description.resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver um código para o modelo estrutural que pudesse ser acoplado ao código para cálculo de escoamento tridimensional, com modelo físico virtual, desenvolvido no Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos (LTCM) (denominado Fluids3D), permitindo a simulação numérica e a análise da interação fluido estrutura sobre geometrias deformáveis tridimensionais. Foram desenvolvidas quatro versões do código para a solução estrutural: a primeira utiliza o método de diferenças finitas para a discretização do termo espacial da equação de viga de Euler-Bernoulli e o método de Runge-Kutta de quarta ordem para a resolução do termo temporal e as demais utilizam o método de elementos finitos para a discretização estrutural e o método de integração direta de Newmark-Beta para a resolução temporal. Na segunda e terceira versões foram utilizados elementos de viga com, respectivamente, três e seis graus de liberdade por nó. Na quarta, as matrizes globais utilizadas são montadas com base nas matrizes elementares fornecidas por código comercial. O interesse inicial foi na análise de escoamentos em risers de exploração de petróleo e toda a dissertação foi desenvolvida com este foco. Contudo, a interação fluido estrutura é um campo com diversas áreas de aplicação e, com a perspectiva de que esta linha de pesquisa tenha prosperidade no LTCM, buscou-se desenvolver um código estrutural que possibilite trabalhar com outras geometrias além da cilíndrica, encontrada em risers. Os resultados preliminares são bastante animadores, pois as simulações acopladas têm convergido e apresentado resultados consistentes. Com o gradual aumento da capacidade computacional disponível no LTCM espera-se que a simulação de risers com grandes razões de aspecto seja, em pouco tempo, possível de ser executada.
Abstract: The purpose of this work was the development of a computer code for structural systems to be coupled with the code for tridimensional flow calculus, with the physical virtual model, developed at the Laboratory of Heat and Mass Transfer and Fluid Dynamics (LTCM), (named Fluids3D), allowing the numerical simulation and analysis of the fluid structure interaction over tridimensional deformable geometries. For the structure solution four versions of the code were developed; the first one uses the finite difference method for the discretizations of the spatial term of the Euller Bernoulli beam equation and fourth order Runge-Kutta method for the temporal solution term and the three others use the finite element method for the structural discretization and the direct integration method of Newmark Beta for the resolution of the transient term. In the second and third versions, respectively, were used beam elements with three and six degrees of freedom per node. In the fourth, the global matrices were assembled based on the elemental matrices obtained from commercial code. The initial interest was in the analysis of flow over risers and the entire dissertation was developed with this focus. However, fluid-structure interaction is a field with lots of applications, and with the perspective that this line of research will increase at the LTCM, a structural code allowing the simulation of geometries others than the cylindric was developed. The preliminary results are very promising, as the coupled simulations are converging and presenting consistent results. With the computational capacity of the LTCM gradually increasing, we hope that the simulation of risers with large aspect ratios will be, soon, possibly to be executed.
Keywords: Interação fluido-estrutura
Risers
Dinâmica dos fluidos computacional
Fluid-structure interaction
Risers
Computational fluid dynamics
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: RIBERA, Rodrigo Lisita. Fluid Structure interaction over cylinders with computational fluid dynamics. 2007. 159 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14811
Issue Date: 25-Aug-2007
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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