Estruturas de dados topológicas aplicadas em simulações de escoamentos compressíveis utilizando volumes finitos e métodos de alta ordem (2012)
- Autores:
- Autor USP: BARBOSA, FERNANDA PAULA - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SME
- Assuntos: ESTRUTURAS DE DADOS; MECÂNICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL
- Idioma: Português
- Resumo: A representação de malhas por meio de estrutura de dados e operadores topológicos e um dos focos principais da modelagem geométrica, onde permite uma implementação robusta e e ciente de mecanismos de refinamento adaptativo, alinhamento de células e acesso às relações de incidência e adjacência entre os elementos da malha, o que e de grande importância na maioria das aplicações em mecânica dos fluidos. No caso de malhas não estruturadas, a não uniformidade da decomposição celular e melhor representada por uma estratégia mais sofisticada, que são as estruturas de dados topológicas. As estruturas de dados topológicas indexam elementos de uma malha representando relações de incidência e adjacência entre elementos, garantindo acesso rápido às informações. Um dos aspectos mais comuns aos problemas tratados pela mecânica dos fluidos computacional e a complexidade da geometria do domínio onde ocorre o escoamento. O uso de estruturas de dados para manipular malhas computacionais e de grande importância pois realiza de modo eficiente as consultas às informações da malha e centraliza todas as operações sobre a malha em um único módulo, possibilitando sua extensão e adaptação em diversas situações. Este trabalho visou explorar o acoplamento de uma estrutura de dados topológica, a Mate Face, em um módulo simulador existente, de modo a gerenciar todos os acessos à malha e dispor operações e iteradores para pesquisas complexas nas vizinhanças de cada elemento na malha. O módulo simulador resolve as equações governantes da mecânica dos fluidos através da técnica de volumes finitos. Foi utilizada uma formulação que atribui os valores daspropriedades aos centroide dos volumes de controle, utiliza mtodos de alta ordem, os esquemas ENO e WENO, que tem a finalidade de capturar com eficiência descontinuidades presentes em problemas governados por equações diferenciais parciais hiperbólicas. As equações de Euler em duas dimensões representam os escoamentos de interesse no presente trabalho. O acoplamento da estrutura de dadosMate Face ao simulador foi realizada através da criação de uma biblioteca desenvolvida que atua como uma interface de comunicação entre os dois módulos, a estrutura de dados e o simulador, que foram implementados em diferentes linguagens de programação. Deste modo, todas as funcionalidades existentes na Mate Face tornaram-se acessíveis ao simulador na forma de procedimentos. Um estudo sobre malhas dinâmicas foi realizado envolvendo o método das molas para movimentação de malhas simulando-se operações de arfagem. A idéia foi verificar a aplicabilidade deste método para auxiliar simulações de escoamanetos não estacionários. Uma outra vertente do trabalho foi estender a estrutura Mate Face deforma a representar elementos não suportados a priori, de modo a flrxibilizaro seu uso emsimulações de escoamentos baseadosno método de volumes finitos espectrais. O método dos volumes espectrais é utilizadopara se obter alta resolução espacial do domínio computacional, que também atribui valores das propriedades aos centroides dos volumes menores de variadas topologias. Assim, uma extensão da Mate Face foi desenvolvida para representar a nova malha para a aplicação do método, representando-se cada particionamento localmente em cada volume espectral. Para todas as etapas deste trabalho,realizaram-se experimentos que validaram a utilização da estrutura de dados Mate Face junto a métodos numéricos. Desta forma, a estrutura pode auxiliar asferramentas de simulações de escoamentos defluidos no gerenciamento e acesso àmalha computacional
- Imprenta:
- Local: São Carlos
- Data de publicação: 2012
- Data da defesa: 18.12.2012
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ABNT
BARBOSA, Fernanda Paula. Estruturas de dados topológicas aplicadas em simulações de escoamentos compressíveis utilizando volumes finitos e métodos de alta ordem. 2012. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2012. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-03042013-100331/. Acesso em: 19 nov. 2024. -
APA
Barbosa, F. P. (2012). Estruturas de dados topológicas aplicadas em simulações de escoamentos compressíveis utilizando volumes finitos e métodos de alta ordem (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-03042013-100331/ -
NLM
Barbosa FP. Estruturas de dados topológicas aplicadas em simulações de escoamentos compressíveis utilizando volumes finitos e métodos de alta ordem [Internet]. 2012 ;[citado 2024 nov. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-03042013-100331/ -
Vancouver
Barbosa FP. Estruturas de dados topológicas aplicadas em simulações de escoamentos compressíveis utilizando volumes finitos e métodos de alta ordem [Internet]. 2012 ;[citado 2024 nov. 19 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-03042013-100331/
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