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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45068
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Modelagem computacional de escoamentos reativos compressíveis |
Alternate title (s): | Computational modeling of compressible reactive flows |
Author: | Chiumento, Vinícius Hagemeyer |
First Advisor: | Vedovotto, João Marcelo |
First member of the Committee: | Lobato, Fran Sergio |
Second member of the Committee: | Sauter Possamai, Talita |
Third member of the Committee: | Passaro, Angelo |
Fourth member of the Committee: | Neto, Aristeu da Silveira |
Summary: | A necessidade de simular com precisão uma ampla gama de fenômenos físicos em enge- nharia impulsiona o desenvolvimento de códigos de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) capazes de lidar com diferentes regimes de compressibilidade. Em aplicações como turbomáquinas e queimadores industriais, regiões de baixa velocidade coexistem com áreas de escoamento transônico exige algoritmos capazes de lidar com todos os regimes de com- pressibilidade. Além disso, é comum ocorres outros fenômenos físicos como o transporte de espécies químicas, combustão e turbulência. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, verificação e validação de um algoritmo PISO compressível acoplado a um método de fron- teira imersa e refinamento de malha adaptativo, utilizando o método dos volumes finitos para resolver as equações de Navier-Stokes, balanço de energia, continuidade e balanço de espécies químicas. O acoplamento PISO foi modificado para considerar os efeitos da compressibilidade e implementado no MFSim, que já possui modelos de turbulência LES e URANS, além de modelos de combustão turbulenta como o EDC. A validação do código foi realizada através da simulação de diversos casos distintos, incluindo tubo de choque, convecção natural, escoamento em canal com corpo rombudo e escoamento supersônico em degrau. Os resultados demonstram a capacidade do código em lidar com diferentes regimes de compressibilidade, turbulência e combustão, demostrando a possibilidade de ser utilizado em problemas de engenharia complexos. |
Abstract: | The need to accurately simulate a wide range of physical phenomena in engineering dri- ves the development of Computational Fluid Dynamics (CFD) codes capable of handling different compressibility regimes. In applications such as turbomachinery and industrial burners, low-velocity regions coexist with transonic flow areas, requiring algorithms capa- ble of handling all compressibility regimes. In addition, other physical phenomena such as chemical species transport, combustion, and turbulence are commonly encountered. This work presents the development, verification, and validation of a compressible PISO algorithm coupled with an immersed boundary method and adaptive mesh refinement, using the finite-volume method to solve the Navier-Stokes equations, energy balance, con- tinuity, and chemical species balance. The PISO coupling was modified to consider com- pressibility effects and implemented in MFSim, which already includes LES and URANS turbulence models, as well as turbulent combustion models such as EDC. The code va- lidation was performed through the simulation of several distinct cases, including shock tube, natural convection, flow in a channel with a bluff body, and supersonic flow over a step. The results demonstrate the ability of the code to handle different compressibility regimes, turbulence, and combustion, showing its potential for use in complex engineering problems. |
Keywords: | Mecanica dos fluidos computacional Computational fluid dynamics Escoamentos compressíveis Compressible flow Escoamentos Reativos Reactive flow |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS |
Subject: | Engenharia mecânica Modelagem Fluidodinâmica computacional Escoamento |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | CHIUMENTO, Vinícius Hagemeyer. Modelagem computacional de escoamentos reativos compressíveis. 2024. 101 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5008. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5008 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45068 |
Date of defense: | 30-Jul-2024 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos. |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
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ModelagemComputacionalEscoamentos.pdf | Dissertação | 1.73 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
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