Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14887
metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem matemática de escoamentos bifásicos usando o Meto- Do Espectral de Fourier
Other Titles: Mathematics modeling of two-phase ows using spectral method of Fourier
metadata.dc.creator: Villela, Mariana Fernandes dos Santos
metadata.dc.contributor.advisor1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Villar, Millena Martins
metadata.dc.contributor.referee1: Ribeiro, Carlos Roberto
metadata.dc.contributor.referee2: Castelo Filho, Antonio
metadata.dc.contributor.referee3: Serfaty, Ricardo
metadata.dc.description.resumo: A simulação numérica de escoamentos bifásicos requer alta acurácia para se obter maiores detalhes do escoamento. Além disso, busca-se baixo custo computacional, pois de modo geral, as metodologias necessitam de um elevado refinamento da malha ou possuem um grande estêncil de discretização, o que as torna onerosas. Portanto, o presente trabalho propõe a utilização do método pseudo-espectral de Fourier para resolver problemas de escoamentos multifásicos, o qual tem alta ordem de convergência numérica e um baixo custo computacional, devido ao algoritmo denominado FFT (Fast Fourier Transform). Além destas vantagens, este método, ao resolver as equações de Navier-Stokes, desacopla a pressão da velocidade, através do método da projeção, sem a necessidade de resolver a equação de Poisson. Para tratar escoamentos bifásicos com geometria móvel e deformável, utiliza-se o método pseudo-espectral de Fourier acoplado com o método híbrido Front-Tracking/Front- Capturing. Este método híbrido trabalha com dois domínios, sendo um euleriano, onde se resolvem as equações para o uido (equação de conservação de massa e as equações de Navier- Stokes) e o outro, móvel, lagrangiano, utilizado para as interfaces. Para este método, ambos os domínios são acoplados pelo processo de interpolação e distribuição e não apresentam restrição quanto ao movimento da malha lagrangiana sobre o domínio euleriano e quanto _a deformação da fase dispersa. A verificação da metodologia é apresentada através da técnica da solução manufaturada e a validação através de testes de correntes espúrias e vortex ow. Os resultados para ascensão de uma única bolha são apresentados e comparados com dados experimentais de Clift, Grace e Weber (1978).
Abstract: Numerical simulations of two-phase ow require high accuracy in order to obtain detailed information of the ow. Low computational cost is also very important, because in general, numerical simulation require a high grid renement, which makes them onerous. Thus, in the present work the authors propose the use of Fourier pseudo-spectral method to solve multiphase ow problems. This method presents high order numerical convergence and low computational cost, due to the algorithm called FFT (Fast Fourier Transform). In addition, when this method is applied to solve the Navier-Stokes equations, decouples the pressure and velocity through the projection method, without the need to solve the pressure Poisson equation. To handle the two-phase ow with moving and deformable geometries, Fourier pseudo-spectral method coupled with the hybrid method Front-Tracking/ Front-Capturing. This hybrid method works with two elds, one Eulerian, where the Navier-Stokes and continuity equations are solved for the uid and the Lagrangean equations are solved for interfaces. For this method, both domains are coupled by interpolation and distribution process. Nevertheless, the lagrangean interface are transported through the Eulerian domain. The verication and validation is presented using manufactured solution. Spurious currents and vortex ow were simulated and good results were obtained. The results for the rise of a single bubble are presented and compared with experimental data Clift, Grace e Weber (1978).
Keywords: Método pseudo-espectral de Fourier
Método híbrido Front-Tracking/ Front-Capturing
Escoamentos bifásicos
Pseudo-spectral method of Fourier
Hybrid method Front-Tracking/ Front-Capturing
Two-phase ows
Fourier, Transformações de
Escoamento bifásico
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: VILLELA, Mariana Fernandes dos Santos. Mathematics modeling of two-phase ows using spectral method of Fourier. 2011. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14887
Issue Date: 25-Mar-2011
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
d.pdf6.43 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.