Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15221
Resumo: Turbulence is a complex and chaotic phenomenon which is extremely sensitive to initial and boundary conditions. Due to the wide range of time and length scales generally present, it requires a large amount of computational resources to be completely captured. Approaches to turbulence models are used to simplify this situation. However, they may reduce the ow description quality. In this context, 2D and 3D numerical simulations of backward-facing step ows, in laminar and turbulent regimes, were experimented in the present work. These simulations were done with a computer code developed in FORTRAN, based on nite volumes with Centered Dierences Scheme and Backward Dierence Formula as spatial and temporal discretizations, respectively, using the Large- Eddy Simulation methodology. This method is based on the appliance of a spatial lter to the equations of motion. Scales larger than this lter are resolved, while the smallest ones are modeled. Three alternatives for subgrid modeling were tested (models proposed by Smagorinsky 1963, Germano et al. 1991 and no turbulence modeling) and the application of three dierent turbulent inlet conditions generators were analyzed. A better turbulent ow characterization was achieved when the turbulence dynamic model was used with turbulent inlet conditions generators, which presented time and space correlations.
id UFU_f071a9cde0fbc781aea9326cbb38964f
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/15221
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalasEscoamento turbulentoMétodos de simulaçãoCondições de entradaModelos de turbulênciaSimulação das grandes escalasTurbulent inlet conditionsTurbulence modelsLarge-eddy simulationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICATurbulence is a complex and chaotic phenomenon which is extremely sensitive to initial and boundary conditions. Due to the wide range of time and length scales generally present, it requires a large amount of computational resources to be completely captured. Approaches to turbulence models are used to simplify this situation. However, they may reduce the ow description quality. In this context, 2D and 3D numerical simulations of backward-facing step ows, in laminar and turbulent regimes, were experimented in the present work. These simulations were done with a computer code developed in FORTRAN, based on nite volumes with Centered Dierences Scheme and Backward Dierence Formula as spatial and temporal discretizations, respectively, using the Large- Eddy Simulation methodology. This method is based on the appliance of a spatial lter to the equations of motion. Scales larger than this lter are resolved, while the smallest ones are modeled. Three alternatives for subgrid modeling were tested (models proposed by Smagorinsky 1963, Germano et al. 1991 and no turbulence modeling) and the application of three dierent turbulent inlet conditions generators were analyzed. A better turbulent ow characterization was achieved when the turbulence dynamic model was used with turbulent inlet conditions generators, which presented time and space correlations.Mestre em Engenharia QuímicaA turbulência é um fenômeno complexo, tanto em sua experimentação, quanto na simulação. Isto ocorre devido a sua complexidade e extrema sensibilidade às condições iniciais e de contorno dos campos de escoamento turbulentos e a grande faixa de escalas de tempo e comprimento característicos, que demandam uma grande quantidade de recursos computacionais. Para simplificar tal situação, utilizam-se aproximações e modelos de turbulência, os quais reduzem o nível de descrição do escoamento. Neste âmbito, no presente trabalho foram realizadas simulações numéricas bi e tridimensionais de escoamentos em um degrau descendente, em regimes laminar e turbulento. As simulações foram realizadas atravées de um código computacional desenvolvido em FORTRAN, baseado em volumes nitos, com discretizações espacial e temporal do tipo Centered Dierence Scheme e Backward-Dierence Formula, respectivamente. Foi utilizada a metodologia LES - Large Eddy Simulation, que consiste na aplicação de um ltro nas equações do movimento e resolução das escalas maiores do que o mesmo, com modelagem das menores. Em conjunto, foram avaliadas situações sem modelagem e com modelagens de turbulência de Smagorinsky e dinâmica, além da utilização de três tipos de geradores de condições de entrada turbulentas. Uma superioridade na caracterização de escoamentos turbulentos foi obtida quando utilizou-se o modelo dinâmico de turbulência, juntamente com geradores de condições de entrada turbulentos com correlações de tempo e espaço.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaEngenhariasUFUSilveira Neto, Aristeu dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=nullVieira, Luiz Gustavo Martinshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767723D6Béttega, Rodrigohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4777874P8Vedovoto, João Marcelohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4779971Y0Sampaio, Luiz Eduardo Bittencourthttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791038J2Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro2016-06-22T18:41:50Z2014-06-032016-06-22T18:41:50Z2012-07-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfDAMASCENO, Marcelo Maia Ribeiro. Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas. 2012. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15221porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2016-06-23T07:11:20Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/15221Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2016-06-23T07:11:20Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
title Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
spellingShingle Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro
Escoamento turbulento
Métodos de simulação
Condições de entrada
Modelos de turbulência
Simulação das grandes escalas
Turbulent inlet conditions
Turbulence models
Large-eddy simulation
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
title_short Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
title_full Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
title_fullStr Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
title_full_unstemmed Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
title_sort Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas
author Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro
author_facet Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Silveira Neto, Aristeu da
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=null
Vieira, Luiz Gustavo Martins
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767723D6
Béttega, Rodrigo
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4777874P8
Vedovoto, João Marcelo
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4779971Y0
Sampaio, Luiz Eduardo Bittencourt
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791038J2
dc.contributor.author.fl_str_mv Damasceno, Marcelo Maia Ribeiro
dc.subject.por.fl_str_mv Escoamento turbulento
Métodos de simulação
Condições de entrada
Modelos de turbulência
Simulação das grandes escalas
Turbulent inlet conditions
Turbulence models
Large-eddy simulation
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
topic Escoamento turbulento
Métodos de simulação
Condições de entrada
Modelos de turbulência
Simulação das grandes escalas
Turbulent inlet conditions
Turbulence models
Large-eddy simulation
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
description Turbulence is a complex and chaotic phenomenon which is extremely sensitive to initial and boundary conditions. Due to the wide range of time and length scales generally present, it requires a large amount of computational resources to be completely captured. Approaches to turbulence models are used to simplify this situation. However, they may reduce the ow description quality. In this context, 2D and 3D numerical simulations of backward-facing step ows, in laminar and turbulent regimes, were experimented in the present work. These simulations were done with a computer code developed in FORTRAN, based on nite volumes with Centered Dierences Scheme and Backward Dierence Formula as spatial and temporal discretizations, respectively, using the Large- Eddy Simulation methodology. This method is based on the appliance of a spatial lter to the equations of motion. Scales larger than this lter are resolved, while the smallest ones are modeled. Three alternatives for subgrid modeling were tested (models proposed by Smagorinsky 1963, Germano et al. 1991 and no turbulence modeling) and the application of three dierent turbulent inlet conditions generators were analyzed. A better turbulent ow characterization was achieved when the turbulence dynamic model was used with turbulent inlet conditions generators, which presented time and space correlations.
publishDate 2012
dc.date.none.fl_str_mv 2012-07-30
2014-06-03
2016-06-22T18:41:50Z
2016-06-22T18:41:50Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv DAMASCENO, Marcelo Maia Ribeiro. Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas. 2012. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15221
identifier_str_mv DAMASCENO, Marcelo Maia Ribeiro. Modelagem de condições de contorno para escoamentos turbulentos utilizando simulações das grandes escalas. 2012. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15221
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
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Engenharias
UFU
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Engenharias
UFU
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
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711513275334656