Método de Boltzmann em rede do pseudopotencial: estudo sobre suas extensões, aplicação e viabilidade para simulações vapor-líquido (2023)
- Authors:
- Autor USP: MAPELLI, VINÍCIUS PESSÔA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-09022024-093422
- Subjects: MÉTODOS NUMÉRICOS EM DINÂMICA DE FLUÍDOS; SIMULAÇÃO; TERMODINÂMICA
- Keywords: Método de Boltzmann em rede; Método dos pseudopotenciais; Simulações vapor-líquido
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Neste trabalho, o foco principal é o uso do método de Boltzmann em rede (LBM) com o método do pseudopotencial para simulações bidimensionais vapor-líquido com e sem mudança de fase. Através de uma extensa revisão bibliográfica, nota-se grandes avanços no método, em quesitos como estabilidade, a consistência termodinâmica e controle de tensão superficial. No entanto, ainda existem pontos importantes que carecem discussões. Sendo assim, o objetivo do trabalho presente é, além de analisar e empregar técnicas da literatura do método do pseudopotencial, também contribuir, através de desenvolvimentos teóricos e numéricos, para melhor compreender pontos importantes ainda pouco discutidos como a convergência de resultados entre malhas. Por incluir um novo comportamento no tensor de pressão macroscópico através de uma força pseudopotencial, a estabilidade e convergência numérica do LBM precisam ter um equilíbrio de vários fatores e não somente aumentar o número de pontos. No trabalho presente, em um primeiro momento, investigou-se as diferentes técnicas de aprimoramento do método do pseudopotencial, realizando estudos teóricos e numéricos com simulações benchmark, a fim de formalizar um conjunto de ferramentas para prosseguir com as simulações de ebulição. Em seguida, com esse conjunto estabelecido, juntamente com o uso diferenças finitas para a evolução do campo de temperatura, uma metodologia de refinamento de malha é proposta e aplicada em problemas de referência e na ebulição empiscina bidimensional. Em seguida, o procedimento de refinamento foi confrontado com recentes proposições da literatura de conversão consistente entre as unidades de rede e unidades físicas. Com os resultados, foi possível observar um comportamento convergente entre as malhas para os problemas de referência. No entanto, o problema de Stefan e a ebulição bidimensional mostraram que essa convergência é afetada pela compressibilidade do fluido estudado, além de sofrer influências também do modelo de molhabilidade empregado. A metodologia de refinamento do trabalho presente é coerente com as proposições recentes da literatura de conversão de unidades físicas e de rede. Com os parâmetros comumente empregados na literatura, mostrou-se que a simulação de um sistema físico de tamanho razoável seria inviável, em tempo computacional necessário. Um estudo paramétrico mostra que seria possível reduzir consideravelmente uma simulação de um sistema físico real a ponto de torná-lo viável. No entanto, os limites foram testados teoreticamente, sendo ainda necessário um estudo numérico mais profundos para comprovar a viabilidade do método em simulações de sistemas físicos reais
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- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 27.10.2023
- Este periódico é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
MAPELLI, Vinicius Pessoa. Método de Boltzmann em rede do pseudopotencial: estudo sobre suas extensões, aplicação e viabilidade para simulações vapor-líquido. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-09022024-093422/. Acesso em: 01 out. 2024. -
APA
Mapelli, V. P. (2023). Método de Boltzmann em rede do pseudopotencial: estudo sobre suas extensões, aplicação e viabilidade para simulações vapor-líquido (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-09022024-093422/ -
NLM
Mapelli VP. Método de Boltzmann em rede do pseudopotencial: estudo sobre suas extensões, aplicação e viabilidade para simulações vapor-líquido [Internet]. 2023 ;[citado 2024 out. 01 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-09022024-093422/ -
Vancouver
Mapelli VP. Método de Boltzmann em rede do pseudopotencial: estudo sobre suas extensões, aplicação e viabilidade para simulações vapor-líquido [Internet]. 2023 ;[citado 2024 out. 01 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-09022024-093422/ - Solução numérica de escoamentos termofluidodinâmicos bidimensionais laminares pelo método de Lattice-Boltzmann
- Solução numérica da equação de Burgers Viscosa pelo método de Lattice-Boltzmann
- Total energy thermal lattice Boltzmann simulation of mixed convection in a square cavity
- Force approach for the pseudopotential lattice Boltzmann method
- Shaping the equation of state to improve numerical accuracy and stability of the pseudopotential lattice Boltzmann method
- Simulação numérica tridimensional de uma bolha isotérmica ascendente em um meio líquido utilizando o método de Lattice-Boltzmann
- Simulation of boiling heat transfer at different reduced temperatures with an improved pseudopotential lattice Boltzmann method
- On the force scheme influence on pseudopotential method coexistence curve
- Simulação numérica da formação de bolhas em uma superfície aquecida com um método de Lattice Boltzmann dos pseudopotenciais com tensão superficial ajustável
- Simulação numérica tridimensional da ascensão de uma bolha e da coalescência vertical de duas bolhas em um meio líquido
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-09022024-093422 (Fonte: oaDOI API)
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