Uma formulação de elementos finitos estabilizada de segunda-ordem no tempo para escoamentos viscosos com transferência de calor

• Autor(a) principal: CURY, Marcos Filardi
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional do IEN
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/ien/530
• topic: Método de elementos finitos; Fluidodinâmica computacional; Escoamentos viscosos; Transferência de calor

Com os problemas de aquecimento global e a busca por fontes energéticas limpas, o aumento do emprego de energia nuclear é esperado. Assim, o desenvolvimento de tecnologias e estudos científicos para o uso de usinas nucleares é imprescindível, em particular na área de engenharia de reatores. No desenvolvimento de reatores nucleares, a mecânica de fluidos e a transferência de calor assumem papel de destaque. A fluidodinâmica computacional computacional, conhecida como CFD a partir da sigla em Inglês para Computational Fluid Dynamics, é cada vez mais utilizada para otimizar os custos e a segurança dos projetos. Esta dissertação apresenta um método estabilizado de elementos finitos de segunda ordem para a solução de problemas de mecânica de fluidos e transferência de calor. A discretização com segunda ordem no tempo precede a discretização espacial com elementos finitos. Os termos de estabilização surgem naturalmente do processo de discretização, ao invés de serem introduzidos a priori na formulação variacional. O método foi implementado no programa ´ns_new_solver_2d_a_v2_MPI´, escrito em FORTRAN90, desenvolvido no Laboratório de Computação Paralela do Instituto de Engenharia Nuclear (LCP/IEN). Soluções numéricas de alguns exemplos representativos, envolvendo convecção natural, mista e forçada, demonstram que a formulação estabilizada proposta neste trabalho apresenta excelente concordância com resultados experimentais e computacionais disponíveis na literatura.