Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, José Eduardo Santos
Data de Publicação: 2006
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14693
Resumo: The mathematical modeling of turbulent flows around complex moving geometries has always been an extensive area of practical applications and therefore takes place in the recent engineering research. A possible numerical method proposed to handle these problems is the so called Immersed Boundary Methods. This methodology is still under development and consists in separating the problem in two domains, a fixed Eulerian domain used to discretize the fluid equations and a Lagragian domain used to represent the solid/fluid interface. Since there is no geometric dependence between these two meshes, the immersed boundary method can easily handle moving or deformable bodies immersed in the fluid flow. This work presents an extension of the Virtual Physical Model, an immersed boundary methodology developed at the LTCM/UFU, to simulate fluid flows at high Reynolds numbers around moving or deformable bodies. The model was used in the simulation of immersed deformable bodies in laminar flows and was applied in shape optimization problems. Simulations of the turbulent flow past a pitching NACA 0012 airfoil was also presented. A brief comparative studied of three turbulence methodologies implemented with immersed boundary methods is also presented in this work. The results were compared with the experimental and numerical results available from literature, and a good physical coherence was obtained.
id UFU_8c20cac5399c4ffc391308b059c0a833
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/14693
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling 2016-06-22T18:39:27Z2006-05-232016-06-22T18:39:27Z2006-03-08OLIVEIRA, José Eduardo Santos. Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries. 2006. 188 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14693The mathematical modeling of turbulent flows around complex moving geometries has always been an extensive area of practical applications and therefore takes place in the recent engineering research. A possible numerical method proposed to handle these problems is the so called Immersed Boundary Methods. This methodology is still under development and consists in separating the problem in two domains, a fixed Eulerian domain used to discretize the fluid equations and a Lagragian domain used to represent the solid/fluid interface. Since there is no geometric dependence between these two meshes, the immersed boundary method can easily handle moving or deformable bodies immersed in the fluid flow. This work presents an extension of the Virtual Physical Model, an immersed boundary methodology developed at the LTCM/UFU, to simulate fluid flows at high Reynolds numbers around moving or deformable bodies. The model was used in the simulation of immersed deformable bodies in laminar flows and was applied in shape optimization problems. Simulations of the turbulent flow past a pitching NACA 0012 airfoil was also presented. A brief comparative studied of three turbulence methodologies implemented with immersed boundary methods is also presented in this work. The results were compared with the experimental and numerical results available from literature, and a good physical coherence was obtained.A modelagem matemática de escoamentos turbulentos sobre geometrias complexas móveis possui uma extensa área de aplicações práticas e por isso ocupa lugar de destaque nas pesquisas recentes em engenharia. Uma linha proposta para o tratamento numérico deste tipo de problemas são os métodos de fronteira imersa. Esta metodologia, ainda em desenvolvimento, tem por base a separação do problema em dois domínios distintos, um domínio fixo euleriano utilizado para discretizar as equações do fluido e outro lagrangiano usado para representação da interface fluido-sólido. Como os domínios são geometricamente independentes, não existem restrições quanto à movimentação ou deformação de corpos imersos no escoamento. O presente trabalho apresenta uma extensão do Modelo Físico Virtual, uma metodologia de fronteira imersa desenvolvida no LTCM/UFU, para a simulação de escoamentos a altos números de Reynolds sobre geometrias móveis ou deformáveis. O modelo foi utilizado na simulação de escoamentos laminares sobre corpos deformáveis, aplicados a problemas de otimização de forma. Foram também simulados aerofólios NACA 0012 móveis imersos em escoamentos turbulentos. Um estudo comparativo de três diferentes metodologias de modelagem da turbulência em conjunto com o método de fronteira imersa foi também realizado. São apresentados resultados dos coeficientes de arrasto, de sustentação e de pressão, assim como o número de Strouhal e resultados qualitativos dos campos de visualização da dinâmica para cada escoamento estudado. Comparações foram feitas com resultados numéricos e experimentais disponíveis na literatura, e demonstraram uma boa coerência física.Doutor em Engenharia Mecânicaapplication/pdfporUniversidade Federal de UberlândiaPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaUFUBREngenhariasMétodos de fronteira imersaModelo físico virtualModelagem da turbulênciaFronteiras móveisOtimizaçãoMecânica dos fluidosTurbulênciaDinâmica dos fluidosImmersed boundary methodsVirtual physical modelTurbulence modelingMoving boundariesOptimizationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAMétodo da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveisImmersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundariesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisSilva, Ana Lúcia Fernandes de Lima ehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4708991T3Silveira Neto, Aristeu dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=nullPrata, Alvaro Toubeshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781599Z8Rade, Domingos Alveshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781681T7Guimarães, Gilmarhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783806Y6Manzanares Filho, NelsonOliveira, José Eduardo Santosinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFUTHUMBNAILJESOliveira1TESPRT.pdf.jpgJESOliveira1TESPRT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1291https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/11/JESOliveira1TESPRT.pdf.jpg696839d0cd61197af6135ad42aa97e9eMD511JESOliveira2TESPRT.pdf.jpgJESOliveira2TESPRT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1426https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/12/JESOliveira2TESPRT.pdf.jpg8f17390bf61d54d5c63d4279cd2e7e5dMD512JESOliveira3TESPRT.pdf.jpgJESOliveira3TESPRT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1594https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/13/JESOliveira3TESPRT.pdf.jpge559cd4b0aeda8e91c2984d221de32c0MD513JESOliveira4TESPRT.pdf.jpgJESOliveira4TESPRT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1738https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/14/JESOliveira4TESPRT.pdf.jpg395c45676aca87e332f412e8929768bcMD514JESOliveira5TESPRT.pdf.jpgJESOliveira5TESPRT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1547https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/15/JESOliveira5TESPRT.pdf.jpg03d5a2beda011ffbc40075c7a8febfd4MD515ORIGINALJESOliveira1TESPRT.pdfapplication/pdf2096730https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/1/JESOliveira1TESPRT.pdfaa7002ec1dbffa96a96b56ce8bac93f9MD51JESOliveira2TESPRT.pdfapplication/pdf2248915https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/2/JESOliveira2TESPRT.pdf94afdfbc3b8cd14e75ef53c2573515e6MD52JESOliveira3TESPRT.pdfapplication/pdf1905418https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/3/JESOliveira3TESPRT.pdf60dd6b6295b7a005d8a3e52cc4d8eecfMD53JESOliveira4TESPRT.pdfapplication/pdf1783007https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/4/JESOliveira4TESPRT.pdffab8f514dce4980f101dc53eaf4aa30bMD54JESOliveira5TESPRT.pdfapplication/pdf1700646https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/5/JESOliveira5TESPRT.pdf97b56f0f96eb4b75b6972c58f81e7189MD55TEXTJESOliveira1TESPRT.pdf.txtJESOliveira1TESPRT.pdf.txtExtracted texttext/plain147279https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/6/JESOliveira1TESPRT.pdf.txt123aca764a1226b8e1fdecc49aca415aMD56JESOliveira2TESPRT.pdf.txtJESOliveira2TESPRT.pdf.txtExtracted texttext/plain70531https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/7/JESOliveira2TESPRT.pdf.txt486c25613aaf3787ce5fe8669bd4764bMD57JESOliveira3TESPRT.pdf.txtJESOliveira3TESPRT.pdf.txtExtracted texttext/plain17082https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/8/JESOliveira3TESPRT.pdf.txtb815fce4fb408a82c89f591d86b072fbMD58JESOliveira4TESPRT.pdf.txtJESOliveira4TESPRT.pdf.txtExtracted texttext/plain23158https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/9/JESOliveira4TESPRT.pdf.txtba93e3271b29e79b08cb06532e344a9fMD59JESOliveira5TESPRT.pdf.txtJESOliveira5TESPRT.pdf.txtExtracted texttext/plain58165https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/10/JESOliveira5TESPRT.pdf.txt82124d20214f5f707a52d9479267c8fdMD510123456789/146932016-06-23 03:55:03.716oai:repositorio.ufu.br:123456789/14693Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2016-06-23T06:55:03Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.por.fl_str_mv Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries
title Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
spellingShingle Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
Oliveira, José Eduardo Santos
Métodos de fronteira imersa
Modelo físico virtual
Modelagem da turbulência
Fronteiras móveis
Otimização
Mecânica dos fluidos
Turbulência
Dinâmica dos fluidos
Immersed boundary methods
Virtual physical model
Turbulence modeling
Moving boundaries
Optimization
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
title_full Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
title_fullStr Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
title_full_unstemmed Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
title_sort Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis
author Oliveira, José Eduardo Santos
author_facet Oliveira, José Eduardo Santos
author_role author
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Silva, Ana Lúcia Fernandes de Lima e
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4708991T3
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Silveira Neto, Aristeu da
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=null
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Prata, Alvaro Toubes
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781599Z8
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Rade, Domingos Alves
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781681T7
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Guimarães, Gilmar
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783806Y6
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Manzanares Filho, Nelson
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, José Eduardo Santos
contributor_str_mv Silva, Ana Lúcia Fernandes de Lima e
Silveira Neto, Aristeu da
Prata, Alvaro Toubes
Rade, Domingos Alves
Guimarães, Gilmar
Manzanares Filho, Nelson
dc.subject.por.fl_str_mv Métodos de fronteira imersa
Modelo físico virtual
Modelagem da turbulência
Fronteiras móveis
Otimização
Mecânica dos fluidos
Turbulência
Dinâmica dos fluidos
topic Métodos de fronteira imersa
Modelo físico virtual
Modelagem da turbulência
Fronteiras móveis
Otimização
Mecânica dos fluidos
Turbulência
Dinâmica dos fluidos
Immersed boundary methods
Virtual physical model
Turbulence modeling
Moving boundaries
Optimization
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Immersed boundary methods
Virtual physical model
Turbulence modeling
Moving boundaries
Optimization
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description The mathematical modeling of turbulent flows around complex moving geometries has always been an extensive area of practical applications and therefore takes place in the recent engineering research. A possible numerical method proposed to handle these problems is the so called Immersed Boundary Methods. This methodology is still under development and consists in separating the problem in two domains, a fixed Eulerian domain used to discretize the fluid equations and a Lagragian domain used to represent the solid/fluid interface. Since there is no geometric dependence between these two meshes, the immersed boundary method can easily handle moving or deformable bodies immersed in the fluid flow. This work presents an extension of the Virtual Physical Model, an immersed boundary methodology developed at the LTCM/UFU, to simulate fluid flows at high Reynolds numbers around moving or deformable bodies. The model was used in the simulation of immersed deformable bodies in laminar flows and was applied in shape optimization problems. Simulations of the turbulent flow past a pitching NACA 0012 airfoil was also presented. A brief comparative studied of three turbulence methodologies implemented with immersed boundary methods is also presented in this work. The results were compared with the experimental and numerical results available from literature, and a good physical coherence was obtained.
publishDate 2006
dc.date.available.fl_str_mv 2006-05-23
2016-06-22T18:39:27Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2006-03-08
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-22T18:39:27Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv OLIVEIRA, José Eduardo Santos. Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries. 2006. 188 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14693
identifier_str_mv OLIVEIRA, José Eduardo Santos. Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries. 2006. 188 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14693
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFU
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Engenharias
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/11/JESOliveira1TESPRT.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/12/JESOliveira2TESPRT.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/13/JESOliveira3TESPRT.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/14/JESOliveira4TESPRT.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/15/JESOliveira5TESPRT.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/1/JESOliveira1TESPRT.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/2/JESOliveira2TESPRT.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/3/JESOliveira3TESPRT.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/4/JESOliveira4TESPRT.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/5/JESOliveira5TESPRT.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/6/JESOliveira1TESPRT.pdf.txt
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/7/JESOliveira2TESPRT.pdf.txt
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/8/JESOliveira3TESPRT.pdf.txt
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/9/JESOliveira4TESPRT.pdf.txt
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14693/10/JESOliveira5TESPRT.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 696839d0cd61197af6135ad42aa97e9e
8f17390bf61d54d5c63d4279cd2e7e5d
e559cd4b0aeda8e91c2984d221de32c0
395c45676aca87e332f412e8929768bc
03d5a2beda011ffbc40075c7a8febfd4
aa7002ec1dbffa96a96b56ce8bac93f9
94afdfbc3b8cd14e75ef53c2573515e6
60dd6b6295b7a005d8a3e52cc4d8eecf
fab8f514dce4980f101dc53eaf4aa30b
97b56f0f96eb4b75b6972c58f81e7189
123aca764a1226b8e1fdecc49aca415a
486c25613aaf3787ce5fe8669bd4764b
b815fce4fb408a82c89f591d86b072fb
ba93e3271b29e79b08cb06532e344a9f
82124d20214f5f707a52d9479267c8fd
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1802110495582322688