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dc.creatorDuarte Neto, Ophir Valiante-
dc.date.accessioned2026-04-15T12:30:27Z-
dc.date.available2026-04-15T12:30:27Z-
dc.date.issued2025-08-21-
dc.identifier.citationDUARTE NETO, Ophir Valiante. Modelling and analysis of fluid flow problems coupled with radiative heat transfer. 2025. 140 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) — Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.5513.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48633-
dc.description.abstractCombustion plays a fundamental role in society, being one of the primary means of energy conversion and storage, with countless applications. As such, it is a key topic in engineering and industrial processes. In many cases, combustion and thermal radiation occur simultaneously: the high temperatures resulting from exothermic reactions, as well as the radiative interaction of the gases generated from these reactions, create an environment where complex radiative heat transfer takes place. Therefore, coupling CFD with radiative heat transfer models is essential for the accurate simulation of industrial reactive flows. Furthermore, literature shows that thermal radiation can significantly affect heat transfer in other situations, such as in thermal cavities at ambient temperature, a problem that is frequently studied without considering radiation effects. This work presents the development and benchmarking of a coupling between a CFD software (MFSim) and a radiative heat transfer solver for participating media (RTS), both internally developed by MFLab in the Federal University of Uberlândia. MFSim is a robust simulation package, capable of modelling turbulence, heat transfer, fluid–structure interactions, reacting flows, and Lagrangian particle transport. RTS is capable of modelling radiative transfer in gray and non-gray participating media containing gases like CO2 and H2O, as well as isotropic and anisotropic scattering phenomena. By integrating these codes, the extensive set of physical models available in MFSim, designed to simulate complex engineering problems, now includes radiative heat transfer, enabling more realistic and accurate modelling of combustion processes. The coupling employs distinct meshes for CFD and radiation, connected via interpolation, allowing for more computational efficiency, as radiative models do not usually require the same spatial resolution as CFD. Tests have shown that the interpolation layer between both algorithms has relatively low computational cost. Benchmarks performed on canonical cases show good agreement with the literature, verifying the approach and reinforcing the importance of radiation in heat transfer simulations.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipPetrobrás - Petróleo Brasileiro S.Apt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/us/*
dc.subjectModelagem Computacionalpt_BR
dc.subjectTransferência de Calorpt_BR
dc.subjectDinâmica dos Fluidos Computacionalpt_BR
dc.subjectCombustãopt_BR
dc.subjectSimulação Numéricapt_BR
dc.subjectRadiaçãopt_BR
dc.subjectTransferência de Calor Radiativapt_BR
dc.subjectComputational Modellingpt_BR
dc.subjectHeat Transferpt_BR
dc.subjectComputational Fluid Dynamicspt_BR
dc.subjectCombustionpt_BR
dc.subjectNumerical Simulationpt_BR
dc.subjectRadiationpt_BR
dc.subjectRadiative Heat Transferpt_BR
dc.titleModelling and analysis of fluid flow problems coupled with radiative heat transferpt_BR
dc.title.alternativeModelagem e análise de problemas de escoamento de fluidos acoplados com transferência de calor radiativapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Vedovotto, João Marcelo-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5630598971511798pt_BR
dc.contributor.referee1Guimarães, Gilmar-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8168905928139438pt_BR
dc.contributor.referee2Santos, Rogério Gonçalves dos-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7613506967750134pt_BR
dc.contributor.referee3França, Francis Henrique Ramos-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0130170792157449pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8539296102102671pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoA combustão desempenha um papel fundamental na sociedade, sendo uma das principais formas de conversão e armazenamento de energia, com inúmeras aplicações. Por isso, é um tema central em engenharia e processos industriais. Em muitos casos, combustão e radiação térmica ocorrem simultaneamente: as altas temperaturas resultantes de reações exotérmicas, assim como a interação dos gases gerados por essas reações com a radiação, formam um ambiente com processos complexos de transferência de calor radiativa. Assim, o acoplamento entre CFD e modelos de transferência de calor radiativa é essencial para a modelagem acurada de escoamentos reativos industriais. Além disso, a literatura mostra que a radiação térmica pode afetar a transferência de calor significativamente em outras situações, como em cavidades térmicas a temperatura ambiente, um problema que frequentemente é estudado sem considerar efeitos de radiação. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e benchmarking de um acoplamento entre um software CFD (MFSim) e um solver de radiação térmica para meios participantes (RTS), ambos desenvolvidos internamente pelo MFLab na Universidade Federal de Uberlândia. O MFSim é um pacote robusto de simulação computacional, capaz de modelar turbulência, transferência de calor, interações fluido-estrutura, escoamentos reativos e transporte lagrangiano de partículas. Já o RTS é capaz de modelar transferência de calor radiativa em meios participantes cinza e não-cinza contendo gases como CO2 e H2O, assim como espalhamentos isotrópico e anisotrópico. Integrando os dois códigos, o conjunto extenso de modelos físicos disponíveis no MFSim, desenvolvidos para simular problemas complexos de engenharia, agora inclui transferência de calor radiativa, permitindo uma modelagem mais realista e acurada de processos de combustão. O acoplamento utiliza malhas distintas para CFD e radiação, conectadas por interpolação, o que permite maior eficiência computacional, já que modelos radiativos não costumam exigir a mesma resolução espacial do CFD. Testes mostraram que a camada de comunicação entre os códigos tem custo computacional relativamente baixo. Benchmarks em casos canônicos demonstraram boa concordância com a literatura, verificando a abordagem e reforçando a importância da radiação em simulações de transferência de calor.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration140pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALORpt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.5513pt_BR
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoMecânica dos fluidospt_BR
dc.subject.autorizadoMeios de transferência de calorpt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.pt_BR
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