Análise comparativa de métodos WENO de alta ordem de captura de choque em escoamento supersônico bidimensional ao redor do cilindro

• Autor(a) principal: Cormack, Daniel Siqueira
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/31646
• topic: Aerodinâmica; Mecânica dos fluidos; Métodos computacionais; Fluidodinâmica computacional; Método de diferenças finitas; Aerodinâmica; Aerodynamics; Fluid dynamics; Computational methods

O projeto realiza a análise de quatro diferentes esquemas essencialmente não oscilatórios com suavização (Weighted Essentially Non-Oscillatory - WENO) para a discretização espacial, utilizando sempre o esquema de Runge-Kutta com forte estabilidade linear assintótica através de simulação computacional física da massa de ar compressível em velocidade supersônica ao redor de um cilindro adiabático. Para realizar a simulação, utiliza-se os algoritmos da PETSc(Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) para a construção da malha, definir as condições de contorno e as propriedades físicas, além de selecionar o esquema de discretização espacial em cada simulação e posteriormente gerar os resultados. Com os resultados gerados em cada esquema WENO, realiza-se a análise de convergência de cada esquema através da redução do resíduo e do comportamento da solução conforme aumenta o refinamento da malha, de modo a validar cada simulação. Com a validação das simulações concluída, é analisado o isocontorno da solução em regime permanente e da pertubação em diferentes malhas. Após o estudo inicial dos esquemas pela malha, faz-se o mesmo procedimento de análise para números de Reynolds maiores com o objetivo de aumentar a perturbação do sistema físico e assim estuda-se o comportamento das simulações em cada esquema. Do mesmo modo estuda-se a diminuição do número de March do sistema físico inicial e analisa o comportamento da simulação ao entrar em regimes transientes. Ao final deste estudo, conclui-se que apenas um esquema WENO obteve resultados aceitáveis ao gerar os resultados da simulação do cilindro, devido aos demais esquemas não convergirem adequadamente no tempo, embora tenham adquirido convergência no espaço. O estudo mostra que analisar a convergência no espaço não é suficiente para determinar que o sistema está verdadeiramente no regime permanente