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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14881
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Modelagem matemática e simulação de escoamentos em canais anulares com interação fluido-estrutura |
Alternate title (s): | Mathematical modeling and simulation of flow in annular channels with fluid-structure interaction |
Author: | Borges, Jonatas Emmanuel |
First Advisor: | Padilla, Elie Luis Martínez |
First member of the Committee: | Silveira Neto, Aristeu da |
Second member of the Committee: | Souza, Leandro Franco de |
Summary: | O objetivo deste trabalho é de dar continuidade ao desenvolvimento de uma plataforma numérica em canais anulares, problemas presentes em engenharia de perfuração e da indústria de gás e petróleo. A plataforma numérica, desenvolvida utilizando o método de discretização dos volumes finitos, emprega métodos e esquemas de segunda ordem. A utilização do método de fronteira imersa possibilita a representação de estruturas que representam a geometria que definem os problemas. A versão inicial (com modelo físico virtual) foi modificada pela substituição do modelo que avalia a força lagrangeana, sendo implementado o modelo denominado de multi forçagem direta. Tal modificação levou a uma redução considerável do custo computacional da simulação de aproximadamente 16 vezes. Com esta redução de tempo, foi possível trabalhar com malhas mais refinadas, que tornou as simulações do escoamento mais fidedigna com os dados de referência. Assim pode-se evidenciar de forma mais clara a formação dos vórtice de Taylor durante o transiente até o estado estacionário nos escoamento de Taylor-Couette, Taylor-Couette com oscilação forçada, Taylor-Couette com translação forçada, Taylor-Couette com oscilação e translação forçada, Taylor-Couette Espiral, Taylor-Couette Espiral com oscilação forçada. Uma aplicação final foi considerada com a finalidade de avaliar a metodologia numérica frente a problemas com interface em movimento não imposto. |
Abstract: | The objective is to continue to develop a numerical platform in annular channels, present problems in engineering and drilling of oil and gas industry. The numerical platform, developed using the method of finite volume discretization, employing methods and schemes of second order. The use of immersed boundary method allows for the representation of structures that represent the geometry defining the problems. The original version (with virtual physical model) was modified by replacing the model that assesses the strength lagrangian, and implemented the model called multi direct forcing. This modification led to a considerable reduction of the computational cost of simulating about 16 times. With this reduction in time, it was possible to work with more refined meshes, which made the simulations of the flow with the most reliable reference data. So you can show more clearly the formation of Taylor vortex during the transient until steady state flow in Taylor-Couette, Taylor-Couette with forced oscillation, Taylor-Couette with shift forced Taylor-Couette with oscillation and translation forced Taylor-Couette Spiral, Taylor-Couette Spiral with forced oscillation. A final application was considered with the aim of assessing the numerical methodology facing problems with moving interface is not imposed. |
Keywords: | Escoamentos anulares Método da fronteira imersa Modelo de muti forçagem direta Interação fluido-estrutura Annular flows Immersed boundary method Multi direct forcing Fluid-structure interation Mecânica dos fluidos Dinâmica dos fluidos Diferenças finitas Simulação (Computadores) |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA |
Language: | por |
Country: | BR |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Institution Acronym: | UFU |
Department: | Engenharias |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | BORGES, Jonatas Emmanuel. Mathematical modeling and simulation of flow in annular channels with fluid-structure interaction. 2011. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14881 |
Date of defense: | 18-Mar-2011 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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