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Tese

Studies of nonlinear hydrodynamics based on moving particles semi-implicit method: development and applications (2019)

  • Authors:
  • Autor USP: BELLEZI, CEZAR AUGUSTO - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PNV
  • Subjects: HIDRODINÂMICA; DINÂMICA DOS FLUIDOS COMPUTACIONAL
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: Esta tese foca-se no desenvolvimento e aplicação do método de partículas Moving Particles Semi-Implicit (MPS) para a investigação de complexos problemas de hidrodinâmica não-linear no contexto da engenharia naval e oceânica. A mesma é dividida em três diferentes trabalhos que partilham deste contexto, sendo que cada trabalho apresenta suas próprias contribuições originais: PARTE 1: O primeiro estudo da presente tese consiste na proposta de uma geometria otimizada de antepara perfurada para a mitigação do fenômeno de sloshing em tanques retangulares. Investigou-se os efeitos da razão de abertura das anteparas perfuradas no fenômeno de sloshing por meio de uma abrangente análise paramétrica. Com base nos resultados obtidos, é proposta uma relação de razão de abertura otimizada em função do nível de preenchimento. Três modelos de antepara com geometria otimizada são então testados com sucesso para a mitigação de sloshing a diferentes níveis de preenchimento para frequências englobando os três primeiros modos de ressonância do fenômeno de sloshing. Trata-se de um estudo que resultou em invoção tecnológica, ao propor uma solução em engenharia bastante efetiva e de simples implementação. PARTE 2: No segundo estudo, o método de partículas foi empregado na investigação do fenômeno de ressonância de fluido confinado entre estruturas próximas, conhecido como "gap effect". É realizada uma análise paramétrica do fenômeno de ressonância no gap em modelos bidimensionais de uma barcação com movimento harmônico imposto de "sway". Gaps com diferentes dimensões e movimentos com diferentes frequências e amplitudes foram considerados. As simulações numéricas capturam os diferentes modos de ressonância no gap: o modo pistão e modo sloshing. Dois diferentes picos no domínio da frequência foram observados para a ressonância no modo pistão. O segundo deles seassemelha a um escoamento em tubo em U, o qual não havia sido previamente reportado na literatura. Por fim, o comportamento do escoamento em cada um deles foi explicado por uma analogia a sistemas mecânicos simples, um com 1 e outro com 2 graus de liberdade. PARTE 3: No terceiro estudo, propôs-se uma nova técnica multirresolução para o método de partículas denominada técnica de "mapeamento da borda". A técnica de mapeamento da borda consiste em obter distribuições de partícula equivalentes em cada lado da fronteira truncada entre dois sub-domínios de resoluções diferentes, a qual pode ser dividida em duas etapas: o "refinamento" da borda de baixa-resolução e a "simplificação" da borda de alta-resolução. Diferentemente de outras técnicas propostas na literatura, o mapeamento baseia-se na atual distribuição irregular de partículas na região de borda, o que aumenta a estabilidade numérica. Os testes preliminares da técnica proposta mostram que a pressão pode ser calculada adequadamente, os algoritmos do mapeamento conservam a massa do sistema e o tempo de processamento pode ser significativamente reduzido em relação à simulações de resolução única. Este estudo é uma contribuição ao estado-da-arte dos métodos sem malhas para dinâmica dos fluidos computacional.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 05.11.2019
    • Acesso à fonte
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      BELLEZI, Cezar Augusto. Studies of nonlinear hydrodynamics based on moving particles semi-implicit method: development and applications. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-18052020-094801/. Acesso em: 25 fev. 2026.

    • APA

      Bellezi, C. A. (2019). Studies of nonlinear hydrodynamics based on moving particles semi-implicit method: development and applications (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-18052020-094801/

    • NLM

      Bellezi CA. Studies of nonlinear hydrodynamics based on moving particles semi-implicit method: development and applications [Internet]. 2019 ;[citado 2026 fev. 25 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-18052020-094801/

    • Vancouver

      Bellezi CA. Studies of nonlinear hydrodynamics based on moving particles semi-implicit method: development and applications [Internet]. 2019 ;[citado 2026 fev. 25 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-18052020-094801/

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