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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos incompressíveis sobre geometrias complexas tridimensionais utilizando o método da fronteira imersa
Other Titles: Mathematical modeling and numerical simulation of incompressible flows over complexes three-dimensional geometries using the immersed boundary method
metadata.dc.creator: Vedovoto, João Marcelo
metadata.dc.contributor.advisor1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.referee1: Ribeiro, Carlos Roberto
metadata.dc.contributor.referee2: Miserda, Roberto Francisco Bobenrieth
metadata.dc.contributor.referee3: Enriquez-remigio, Santos Alberto
metadata.dc.description.resumo: A necessidade de compreender os mecanismos físicos que estão presentes em escoamentos sobre geometrias complexas é algo imperativo na engenharia moderna. Desta maneira, as ferramentas que possibilitem a análise e o entendimento de tais escoamentos são cada vez mais importantes. Apresenta-se neste trabalho uma ferramenta numérica que possibilita a análise transiente de escoamentos sobre diversas geometrias complexas tridimensionais: o código Fluids-3D. Este código utiliza o Método da fronteira imersa, como metodologia de representação de corpos imersos nos escoamentos. Este método utiliza dois domínios independentes, porém acoplados para solução dos escoamentos sobre geometrias complexas: um domínio lagrangiano para representar a interface sólido / fluido e um domínio euleriano para discretizar o domínio fluido. As equações de Navier-Stokes são resolvidas para o domínio euleriano com uma precisão de segunda ordem no tempo e no espaço, empregando o Método dos volumes finitos em malhas cartesianas. A malha lagrangiana é discretizada por uma malha de elementos triangulares e pode ser importada de geradores de malhas comerciais ou geradores de arquivos para estereolitografia (*.stl - Standard Tessellation Language). No Método da fronteira imersa, os efeitos de um corpo imerso ao escoamento são impostos inserindo um termo fonte nas equações de Navier-Stokes. Neste trabalho utiliza-se o Modelo físico virtual para modelagem deste termo fonte. Tal modelo está sendo desenvolvido no LTCM - Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos. O código conta ainda com capacidade de processamento paralelo. São apresentados resultados de escoamentos sobre diversos tipos de geometrias complexas, tais como cubos solidários à base do domínio, protótipos de automóveis e de aeronaves, proporcionando ricas análises dos respectivos escoamentos. Outras contribuições importantes do presente trabalho são a preparação do código Fluids-3D para a implementação de uma interface gráfica de usuário, bem como otimização da topologia de paralelização do mesmo.
Abstract: The necessity of understand the physical mechanisms in flows over complexes geometries are something imperative on modern engineering. In this way, tools that allow the analysis and understanding of such flows are very important as well. In this work, a numerical tool that allows the transient analysis of flows over several types of complexes three-dimensional geometries is presented: the Fluids-3D code. Such code uses the Immersed Boundary Method for representing an immersed body into the flow. The Immersed Boundary method uses two independent domains in the solution of the flows over complex geometries: an eulerian domain, which is discretized using Finite Volume Method over a non-uniform mesh to integrate the Navier-Stokes equations, and a second-order approximation for time and space derivatives; the lagrangian domain is represented by a superficial unstructured mesh, composed by triangles. Such mesh can be imported by commercial mesh generators, or generators of files used in stereolithography (*.stl - Standard Tessellation Language). In the Immersed Boundary Method, the effects of an immersed body are imposed by a source term in the Navier-Stokes equations. In this work the Virtual Physical Model for modeling this term is used. Such model is in development in LTCM Laboratory of Heat and Mass Transfer and Fluid Dynamics. The Fluids- 3D code also counts with parallel processing capabilities. The results of flows over several kinds of complexes geometries, such as wall mounted cubes, automobile and aircraft prototypes are shown. These simulations have provided rich analysis of the flows. Others important contributions of the present work are the preparations of the code to the implementation of a graphical user interface, and the optimization of the parallelization process of the code as well.
Keywords: Método de fronteira imersa
Modelo físico virtual
Escoamentos sobre geometrias complexas
Processamento paralelo
Immersed boundary methods
Virtual physical model
flow over complexes geometries
parallel processing
Dinâmica dos fluidos
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: VEDOVOTO, João Marcelo. Mathematical modeling and numerical simulation of incompressible flows over complexes three-dimensional geometries using the immersed boundary method. 2007. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15023
Issue Date: 7-Mar-2007
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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