Simulação numérica e visualização 3D interativa de objetos sob fluxos irrotacionais em tempo Quase-Real

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pompeu, Renato Cesar
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/25028
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Sergio Scheer
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em EngenhariaScheer, Sérgio, 1957-Pompeu, Renato Cesar2024-05-16T19:45:55Z2024-05-16T19:45:55Z2010https://hdl.handle.net/1884/25028Orientador: Prof. Dr. Sergio ScheerTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas e Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 22/09/2010Bibliografia: fls. 97-116Área de concentração: Mecânica computacionalResumo: De uma maneira geral, qualquer fluxo irrotacional e incompressível é governado pela equação de Laplace. Esta não possui resolução analítica para problemas reais de engenharia, os quais possuem domínios e condições de contorno complexas, exceto para poucos casos particulares. A Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) é um método utilizado para resolver numericamente a equação de Laplace, satisfazendo condições iniciais e de contorno. Porém, ao se refinar ou estender um domínio calculado, a quantidade de dados numéricos resultantes aumentará proporcionalmente e a análise destes valores pode se tornar complexa e onerosa. Complementariamente, para a compreensão dos resultados, é importante uma representação visual. A resolução numérica da equação de Laplace está descrita neste trabalho, com um algoritmo de solução inédito para as condições de contorno que atende qualquer forma geométrica em três dimensões. Desenvolveu-se um simulador que possibilita alterações geométricas de objetos 3D, calcula e visualiza interativamente velocidades, linhas de fluxo e força de sustentação para fluxos irrotacionais e incompressíveis em tempo quase-real. O sistema utiliza o método das diferenças finitas para a solução das equações. A interface gráfica foi desenvolvida utilizando, deste modo ineditamente para a DFC, a linguagem C++ e o VTK (Visualization Tool Kit). A quantidade, a origem das linhas de fluxo, a seleção do campo de velocidades, o cálculo da força de sustentação e a visualização estereoscópica são parâmetros que podem ser ajustados e selecionados para a visualização. O algoritmo passou por validações mostrando a capacidade de resolução em três dimensões. Assim, o simulador desenvolvido resolve, ao contrário dos softwares já existentes, o problema do cálculo e visualização interativa imediata ao se fazer modificações em objetos 3D. Este procedimento permitirá que se façam comparações entre formas geométricas imediatamente alteradas para que se possa escolher, entre elas, a que se adequar melhor às necessidades de um projeto.Abstract: In general, any irrotational and incompressible flow is governed by Laplace equation. This has no analytical solution to real problems of engineering, which have domains and complex boundary conditions, except for few special cases. The Computational Fluid Dynamics (CFD) is a method for numerically solving the Laplace equation satisfying the initial and boundary conditions. However, when we refine or extend a calculated field, the amount of numerical data resulting increase proportionally and the analysis of these values can become complex and costly. Complementarily, to the understanding of the results is important a visual representation. The numerical solution of Laplace equation is described in this work with a novel algorithm for solving the boundary conditions that meet any geometric shape in three dimensions. It was developed a simulator that allows geometric alterations on 3D objects, calculates and displays interactively speeds, flow lines and lift to irrotacionais and incompressible flows in quasi-real time. The system uses the finite difference method for solving equations. The graphical interface was developed using, this way unprecedentedly for CFD, C++ and VTK (Visualization Tool Kit). The amount, source of flow lines, the selection of the velocity field, the calculation of lift and stereoscopic viewing are parameters that can be adjusted and selected for viewing. The algorithm has undergone validation showing the resolution capability in three dimensions. Thus, the developed simulator resolves, unlike the existing software, the problem of immediate interactive computation and visualization when making changes in 3D objects. This procedure will allow to make comparisons between geometric shapes changed immediately, to choose among them, the one that best fit the needs of a project147f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalDinamica dos fluidosEquações diferenciaisDiferenças finitasAnálise numéricaSimulação numérica e visualização 3D interativa de objetos sob fluxos irrotacionais em tempo Quase-Realinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALTese - Renato Cesar Pompeu.pdfapplication/pdf4356787https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25028/1/Tese%20-%20Renato%20Cesar%20Pompeu.pdf08a5d79f00bae6a99e027abdea8e2442MD51open accessTEXTTese - Renato Cesar Pompeu.pdf.txtExtracted Texttext/plain287143https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25028/2/Tese%20-%20Renato%20Cesar%20Pompeu.pdf.txt8517e83aa87f9ad20965f16d379965faMD52open accessTHUMBNAILTese - Renato Cesar Pompeu.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1074https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25028/3/Tese%20-%20Renato%20Cesar%20Pompeu.pdf.jpg1f81c4935743a3076f6ccb94ea96acc2MD53open access1884/250282024-05-16 16:45:55.42open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/25028Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-16T19:45:55Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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