Simulação numérica de escoamento bidimensional incompressível com obstáculos

• Autor(a) principal: Zanoni, Edinei Cesario
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/189176
• topic: Engenharia civil; Navier stokes equations; Finite element method; Laminar flow

Neste trabalho, apresentam-se estudos de casos envolvendo simulação computacional de fluido incompressível com obstáculo. Discute-se a modelagem matemática, via Equações de Navier-Stokes incompressíveis para escoamentos em regime laminar, e discretização via o método de elementos finitos. O presente trabalho é baseado em estudos que possuem resultados clássicos a respeito desta área de estudo, de tal sorte que o objetivo principal não se concentra em pesquisas de novos campos de trabalho, mas sim de análise de pesquisas notáveis e suas respectivas aplicações. A modelagem se deu pelas Equações de Navier Stokes, auxiliadas pela Equação da Continuidade, considerando o fluido incompressível e viscoso e o domínio sendo bidimensional. As simulações computacionais foram obtidas via método dos Elementos Finitos, usando o pacote Gascoigne3D. A discretização no espaço foi feita com elementos quadrangulares lineares, e a discretização no tempo com uma combinação de esquemas de Euler implícito e Cranck-Nicholson. Em cada passo de tempo, a solução das equações não-lineares é obtida por iteração quasi-Newton, onde monitoramos a razão de convergência das iterações e, assim, computamos a solução do modelo numérico. Foram analisados casos clássicos, através de figuras geométricas simples encontradas em grandes obras, representando diferentes obstáculos para o escoamento, tais como objetos circulares, quadrangulares e retangulares. Tendo obtido resultados adequados à teoria, onde estes resultados representam a validação para o código, partiu-se para estudos de caso referentes ao capítulo de resultados de aplicação, com a finalidade de aumentar a referência bibliográfica sobre o assunto.