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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15021
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Simulação de escoamentos não-periódicos utilizando as metodologias pseudo-espectral e da fronteira imersa acopladas |
Alternate title (s): | Simulation of non-periodics flows using the fourier pseudo-spectral and immersed boundary methods |
Author: | Mariano, Felipe Pamplona |
First Advisor: | Silveira Neto, Aristeu da |
First member of the Committee: | Silva, Luís Fernando Figueira da |
Second member of the Committee: | Dantas, Márcio José Horta |
Summary: | Para compreender fenômenos relacionados à combustão, aeroacústica, transição a turbulência entre outros, a Dinâmica de Fluídos Computacional (CFD) utiliza os métodos de alta ordem. Um dos mais conhecidos é o método pseudo-espectral de Fourier, o qual alia: alta ordem de precisão na resolução das equações, com um baixo custo computacional. Este está ligado à utilização da FFT e do método da projeção do termo da pressão, o qual desvincula os cálculos da pressão da resolução das equações de Navier-Stokes. O procedimento de calcular o campo de pressão, normalmente é o mais oneroso nas metodologias convencionais. Apesar destas vantagens, o método pseudo-espectral de Fourier só pode ser utilizado para resolver problemas com condições de contorno periódicas, limitando o seu uso no campo da dinâmica de fluídos. Visando resolver essa restrição uma nova metodologia é proposta no presente trabalho, que tem como objetivo simular escoamentos não-periódicos utilizando o método pseudo-espectral de Fourier. Para isso, é utilizada a metodologia da Fronteira Imersa, a qual representa as condições de contorno de um escoamento através de um campo de força imposto nas equações de Navier-Stokes. Como teste, para essa nova metodologia, foi simulada uma cavidade com tampa deslizante (Lid Driven Cavity), problema clássico da mecânica de fluídos, que objetiva validar novas metodologias e códigos computacionais. Os resultados obtidos são promissores e demostram que é possível simular um escoamento não-periódico com o método pseudo-espectral de Fourier. |
Abstract: | Modern engineering increasingly requires the comprehension of phenomena related to combustion, aeroacustics, turbulence transition, among others. For these purposes the Computational Fluids Dynamics (CFD) requires the used high order methods. One of these methods is the Fourier pseudo-spectral method, that provides an excellent numerical accuracy, and with the use of the Fast Fourier Transform algorithm (FFT), it presents a low computational cost in comparison to anothers high-order methods. Another important issue is the projection method of the pression term, which does not require the pressure computation from the Navier-Stokes equations. The procedure to calculate the pression field is usually the most onerous in classical methodologies. Nevertheless, the pseudo-spectral method can be only applied to periodic boundary flows, thus limiting its use. Aiming to solve this restriction, a new methodology is proposed at the present work, which has the objective of simulating nonperiodic flows using the Fourier pseudo-spectral method. For this purpose the immersed boundary method, that represents the boundary conditions through a force field imposed at Navier-Stokes equations is used. As a test to this new methodology, a classic problem of Computational Fluid Dynamics, The Lid Driven Cavity was simulated. The obtained results are promising and demonstrate the possibility to simulating non-periodic flows making use of the Fourier pseudo-spectral method. |
Keywords: | Método pseudo-espectral de fourier Método da fronteira imersa Modelo físico virtual Cavidade com tampa deslizante Fourier pseudo-spectral method Immersed boundary methods Virtual physical model Lid driven cavity Mecânica dos fluidos |
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: | MARIANO, Felipe Pamplona. Simulation of non-periodics flows using the fourier pseudo-spectral and immersed boundary methods. 2007. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15021 |
Date of defense: | 6-Mar-2007 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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