Análise e implementação de esquemas de convecção e modelos de turbulência para simulação de escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres (2001)
- Authors:
- Autor USP: FERREIRA, VALDEMIR GARCIA - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SCE
- Subjects: MECÂNICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL; EQUAÇÕES DE NAVIER-STOKES
- Language: Português
- Abstract: Uma parte significativa dos escoamentos encontrados em aplicações tecnológicas é caracterizada por envolver altos números de Reynolds, principalmente aqueles em regime turbulento e com superfície livre. Obter soluções numéricas representativas para essa classe de problemas é extremamente difícil, devido à natureza não-linear das equações diferenciais parciais envolvidas nos modelos. Conseqüentemente, o tema tem sido uma das principais preocupações da comunidade científica moderna em dinâmica de fluídos computacional. Aproximações de primeira ordem para os termos convectivos são as mais adequadas para amortecer oscilações que estão associadas às aproximações de alta ordem não-limitadas. Todavia, elas introduzem dissipação artificial nas representações discretas comprometendo os resultados numéricos. Para minimizar esse efeito não-físico e, ao mesmo tempo, conseguir aproximações incondicionalmente estáveis, é indispensável adotar uma estratégia que combine aproximações de primeira ordem com as de ordem mais alta e que leve em conta a propagação de informações físicas. Os resultados dessa composição são os esquemas "upwind" limitados de alta ordem. Em geral, espera-se que esses esquemas sejam apropriados para a representação das derivadas convectivas nos modelos de turbulência k - E. No contexto das diferenças finitas, a presente tese dedica-se à solução numérica das equações de Navier-Stokes no regime de números de Reynolds elevados. Em particular, elacontém uma análise de algoritmos monotônicos e antidifusivos e modelos de turbulência k - E para a simulação de escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres. Esquemas de convecção são implementados nos códigos GENSMAC para proporcionar um tratamento robusto dos termos convectivos nas equações de transporte. Duas versões do modelo k - E de turbulência são implementadas nos códigos GENSMAC, para problemas bidimensionais e com simetria radial, ) para descrever os efeitos da turbulência sobre o escoamento médio. Resultados numéricos de escoamentos com simetria radial são comparados com resultados experimentais e analíticos. Simulações numéricas de problemas tridimensionais complexos são apresentadas para avaliar o desempenho de esquemas "upwind". Finalmente, os modelos de turbulência k - E são utilizados para a simulação de escoamentos confinados e com superfícies livres
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2001
- Data da defesa: 26.09.2001
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ABNT
FERREIRA, Valdemir Garcia. Análise e implementação de esquemas de convecção e modelos de turbulência para simulação de escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres. 2001. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2001. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14112001-083026/. Acesso em: 03 out. 2024. -
APA
Ferreira, V. G. (2001). Análise e implementação de esquemas de convecção e modelos de turbulência para simulação de escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14112001-083026/ -
NLM
Ferreira VG. Análise e implementação de esquemas de convecção e modelos de turbulência para simulação de escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres [Internet]. 2001 ;[citado 2024 out. 03 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14112001-083026/ -
Vancouver
Ferreira VG. Análise e implementação de esquemas de convecção e modelos de turbulência para simulação de escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres [Internet]. 2001 ;[citado 2024 out. 03 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14112001-083026/ - Desenvolvimento e aplicação de esquemas upwind de terceira ordem para transporte convectivo
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