Solução numérica de escoamentos de cristais líquidos nemáticos (2011)
- Authors:
- Autor USP: CRUZ, PEDRO ALEXANDRE DA - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SME
- Subjects: DIFERENÇAS FINITAS; MECÂNICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL; MÉTODOS NUMÉRICOS
- Keywords: Analytic solution; Cristais líquidos nemáticos; Equações dinâmicas de Ericksen-Leslie; Erick-Leslie dynamic equations; Escoamentos com campo magnético; Finite difference; Flows with magnetic fields; Neomatic liquid crystals; Solução analítica
- Language: Português
- Abstract: O objetivo desse trabalho é desenvolver métodos numéricos para simular escoamentos de cristais líquidos nemáticos governados pelas equações dinâmicas de Ericksen-Leslie. São apresentados dois métodos numéricos para a simulação de escoamentos de cristais líquidos nemáticos. O primeiro método foi desenvolvido para simular escoamentos tridimensionais de cristais líquidos nemáticos sob efeito de forte campo magnético enquanto que o segundo método foi desenvolvido para a simulação de escoamentos bidimensionais. Utilizando a notação de Einstein, as equações dinâmicas de Ericksen-Leslie são apresentadas. Empregando variáveis primitivas e coordenadas cartesianas, as equações governantes para escoamentos de cristais líquidos nemáticos são derivadas e as formulações matemáticas para a obtenção dos métodos numéricos são apresentadas. As equações descrevendo os métodos numéricos são resolvidas por um método numérico baseado na metodologia GENSMAC3D para o caso tridimensional enquanto que o método bidimensional é baseado na metodologia GENSMAC (GENeralized-Simplified-Marker-And-Cell). Em ambos os métodos, a técnica de diferenças finitas em uma malha deslocada é utilizada. As equações que descrevem as técnicas numéricas desenvolvidas foram incorporadas aos ambientes de simulação Freeflow2D e Freeflow3D. As condições de contorno para cada tipo de contorno são descritas em detalhes. A solução analítica apresentada por Stewart para o escoamento entre duas placas paralelas é utilizada para avalidação do método numérico tridimensional. Empregando as hipóteses de escoamento desenvolvido e que o ângulo de orientação do diretor é pequeno, uma solução analítica para o escoamento em um canal bidimensional é encontrada. O método numérico bidimensional é então validado utilizando a solução analítica obtida. Utilizando refinamento de malha, resultados de convergência dos métodos numéricos são apresentados. Os métodos numéricos desenvolvidos nesse trabalho são aplicados para a simulação dos seguintes problemas: escoamento de um cristal líquido nemático em um canal tridimensional; investigação numérica do escoamento em L-canais e escoamento através de uma contração 4:1 e de uma expansão planar 4:1
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2011
- Data da defesa: 04.08.2011
-
ABNT
CRUZ, Pedro Alexandre da. Solução numérica de escoamentos de cristais líquidos nemáticos. 2011. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2011. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092011-132650/. Acesso em: 19 abr. 2024. -
APA
Cruz, P. A. da. (2011). Solução numérica de escoamentos de cristais líquidos nemáticos (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092011-132650/ -
NLM
Cruz PA da. Solução numérica de escoamentos de cristais líquidos nemáticos [Internet]. 2011 ;[citado 2024 abr. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092011-132650/ -
Vancouver
Cruz PA da. Solução numérica de escoamentos de cristais líquidos nemáticos [Internet]. 2011 ;[citado 2024 abr. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092011-132650/
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