Solução numérica de escoamentos incompressíveis em canais planos com expansões graduais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nascimento, Adyllyson Heverton Gomes do, 1993-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636552
Resumo: Orientador: José Ricardo Figueiredo
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spelling Solução numérica de escoamentos incompressíveis em canais planos com expansões graduaisNumerical solution of incompressible flows in flat channels with gradual expansionsMétodos numéricosMétodo dos volumes finitosFluidodinâmica computacionalMecânica dos fluidosNumerical methodsFinite volume methodComputational fluid dynamics (CFD)Fluid mechanicsOrientador: José Ricardo FigueiredoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Este trabalho apresenta um estudo numérico do problema de escoamento incompressível de fluidos viscosos em canais simétricos com expansão gradual. O método de solução das equações da continuidade e de Navier-Stokes para escoamentos incompressíveis se baseia na descrição euleriana do escoamento, empregando as variáveis primitivas na forma divergente, dentro do contexto da formulação de volumes finitos, com o esquema UNIFAES para a discretização das derivadas espaciais da equação de transporte advectivo-difusivo. O método de solução adota o procedimento explícito de integração temporal do campo de velocidades e usa a equação de Poisson para o campo de pressão, cuja solução é obtida com várias iterações por passo de velocidade com o intuito de garantir conservatividade de massa durante todo o regime transitório. Em estudos comparativos neste contexto, a pouco conhecida estrutura de malhas semi-deslocada vem se destacando pela acuidade, em relação às malhas tradicionais, a deslocada e a co-localizada. Além disso, observou-se que na malha semi-deslocada uma superfície plana não-paralela aos eixos pode adequar-se de forma regular à malha cartesiana, uma flexibilidade geométrica inexistente nas outras malhas. Assim, a malha semi-deslocada permite que o problema de expansões formadas por paredes planas seja posto em coordenadas cartesianas, através da escolha adequada da razão de aspecto da malha numérica. A presente proposta explora esta flexibilidade geométrica da malha semi-deslocada para resolver com simplicidade um problema relevanteAbstract: This work presents a numerical study of the incompressible flow problem of viscous fluids in symmetrical channels with gradual expansion. The solution method of the continuity and Navier-Stokes equations for incompressible flows is based on the Eulerian description of the flow. It uses the primitive variables in the divergent form, in the context of the finite volume approach, with the UNIFAES scheme for the discretization of the spatial derivatives of the advective-diffusive transport equation. The solution method adopts the explicit time velocity integration and uses the Poisson equation for the pressure field. The solution of the Poisson equation is obtained with several iterations per velocity step in order to ensure mass conservation throughout the transient regime. In comparative studies in this context, the almost unknown semi-staggered mesh structure has been highlighted by accuracy, in relation to the tradicional, staggared and collocated meshes. In addition, it was observed that in the semi-staggared mesh a flat surface non-parallel to the axes can be adjusted in a regular way to the Cartesian mesh. Such geometrical flexibility does not exist in other meshes. Thus, the semi-staggared mesh allows the problem of expansions formed by flat walls to be placed in Cartesian coordinates, by appropriate choice of the aspect ratio of the numerical mesh. The present proposal explores this geometric flexibility of the semi-staggared mesh to solve with simplicity a relevant problemMestradoTérmica e FluídosMestre em Engenharia MecânicaCAPES1784768[s.n.]Figueiredo, José Ricardo, 1953-Altemani, Carlos Alberto CarrascoSilveira Neto, Aristeu daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASNascimento, Adyllyson Heverton Gomes do, 1993-20192019-02-19T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (115 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636552NASCIMENTO, Adyllyson Heverton Gomes do. Solução numérica de escoamentos incompressíveis em canais planos com expansões graduais. 2019. 1 recurso online (115 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636552. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1090391Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-07-29T17:25:06Zoai::1090391Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-07-29T17:25:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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