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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem matemática e simulação de escoamentos em canais anulares com interação fluido-estrutura
Other Titles: Mathematical modeling and simulation of flow in annular channels with fluid-structure interaction
metadata.dc.creator: Borges, Jonatas Emmanuel
metadata.dc.contributor.advisor1: Padilla, Elie Luis Martínez
metadata.dc.contributor.referee1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.referee2: Souza, Leandro Franco de
metadata.dc.description.resumo: 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)
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: 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
Issue Date: 18-Mar-2011
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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