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‣ An Eulerian Immersed Boundary Method for flow simulations over stationary and moving rigid bodies

GÓIS, Evelise R. Corbalan; SOUZA, Leandro F. de
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Relatório
Português
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98.57151%
The fluid flow over bodies with complex geometry has been the subject of research of many scientists and widely explored experimentally and numerically. The present study proposes an Eulerian Immersed Boundary Method for flows simulations over stationary or moving rigid bodies. The proposed method allows the use of Cartesians Meshes. Here, two-dimensional simulations of fluid flow over stationary and oscillating circular cylinders were used for verification and validation. Four different cases were explored: the flow over a stationary cylinder, the flow over a cylinder oscillating in the flow direction, the flow over a cylinder oscillating in the normal flow direction, and a cylinder with angular oscillation. The time integration was carried out by a classical 4th order Runge-Kutta scheme, with a time step of the same order of distance between two consecutive points in x direction. High-order compact finite difference schemes were used to calculate spatial derivatives. The drag and lift coefficients, the lock-in phenomenon and vorticity contour plots were used for the verification and validation of the proposed method. The extension of the current method allowing the study of a body with different geometry and three-dimensional simulations is straightforward. The results obtained show a good agreement with both numerical and experimental results...

‣ A discontinuous-Galerkin-based immersed boundary method with non-homogeneous boundary conditions and its application to elasticity

RANGARAJAN, Ramsharan; LEW, Adrian; BUSCAGLIA, Gustavo C.
Fonte: ELSEVIER SCIENCE SA Publicador: ELSEVIER SCIENCE SA
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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88.80441%
We propose a discontinuous-Galerkin-based immersed boundary method for elasticity problems. The resulting numerical scheme does not require boundary fitting meshes and avoids boundary locking by switching the elements intersected by the boundary to a discontinuous Galerkin approximation. Special emphasis is placed on the construction of a method that retains an optimal convergence rate in the presence of non-homogeneous essential and natural boundary conditions. The role of each one of the approximations introduced is illustrated by analyzing an analog problem in one spatial dimension. Finally, extensive two- and three-dimensional numerical experiments on linear and nonlinear elasticity problems verify that the proposed method leads to optimal convergence rates under combinations of essential and natural boundary conditions. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.; Stanford Graduate Fellowship; Stanford Graduate Fellowship; Department of the Army Research; Department of the Army Research[W911NF-07-2-0027]; National Institutes of Health (NIH)[U54GM072970]; U.S. National Institutes of Health (NIH); NSF[CMMI-0747089]; U.S. National Science Foundation (NSF); ONR; ONR[N000140810852]; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); FAPESP (Brasil); CNPq (Brasil); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

‣ Efficient solutions to robust, semi-implicit discretizations of the immersed boundary method

CENICEROS, Hector D.; FISHER, Jordan E.; ROMA, Alexandre M.
Fonte: ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE Publicador: ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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78.55907%
The immersed boundary method is a versatile tool for the investigation of flow-structure interaction. In a large number of applications, the immersed boundaries or structures are very stiff and strong tangential forces on these interfaces induce a well-known, severe time-step restriction for explicit discretizations. This excessive stability constraint can be removed with fully implicit or suitable semi-implicit schemes but at a seemingly prohibitive computational cost. While economical alternatives have been proposed recently for some special cases, there is a practical need for a computationally efficient approach that can be applied more broadly. In this context, we revisit a robust semi-implicit discretization introduced by Peskin in the late 1970s which has received renewed attention recently. This discretization, in which the spreading and interpolation operators are lagged. leads to a linear system of equations for the inter-face configuration at the future time, when the interfacial force is linear. However, this linear system is large and dense and thus it is challenging to streamline its solution. Moreover, while the same linear system or one of similar structure could potentially be used in Newton-type iterations, nonlinear and highly stiff immersed structures pose additional challenges to iterative methods. In this work...

‣ Simulação numérica do escoamento em torno de um cilindro utilizando o método das fronteiras imersas; Numerical simulation of flow over a cylinder using a Immersed Boundary Method

Góis, Evelise Roman Corbalan
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 14/09/2007 Português
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98.94705%
O escoamento em torno de corpos tem sido objeto de estudo de muitos pesquisadores e é muito explorado experimental e computacionalmente, devido a sua grande aplicabilidade na engenharia. No entanto, simular computacionalmente este tipo de escoamento requer uma atenção especial ao escolher o tipo malha a ser utilizado. Em muitos casos faz-se necessário o uso de uma malha que se adapte ao contorno do obstáculo, o que pode ocasionar um aumento no esforço computacional. Um maneira de contornar este problema é a utilização do Método das Fronteiras Imersas, que possibilita o uso de malha cartesiana na simulação computacional do escoamento em torno de obstáculos. Isso é possível através da adição de um termo forçante nas equações que modelam o escoamento, e assim as forças que agem sobre o contorno do corpo são transferidas diretamente para a malha. O objetivo deste trabalho de mestrado foi implementar o método das Fronteiras Imersas e simular o escoamento em torno de um cilindro circular em repouso, movimentando-se na mesma direção do escoamento, na direção perpendicular ao escoamento, ou rotacionando em torno do próprio eixo. As simulações computacionais possibilitaram a captura do fenômeno de Atrelagem Síncrona...

‣ Métodos de fronteira imersa em mecânica dos fluidos; Immersed boundary methods in fluid mechanics

Petri, Larissa Alves
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 24/03/2010 Português
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78.83091%
No desenvolvimento de códigos paralelos, a biblioteca PETSc se destaca como uma ferramenta prática e útil. Com o uso desta ferramenta, este trabalho apresenta um estudo sobre resolvedores de sistemas lineares aplicados a escoamentos incompressíveis de fluidos em microescala, além de uma análise de seu comportamento em paralelo. Após um estudo dos diversos aspectos dos métodos de fronteira imersa, é apresentado um método de fronteira imersa paralelo de primeira ordem. Na sequência, é apresentada uma proposta de melhoria na precisão do método, baseada na minimização da distância entre a condição de contorno exata e aproximada, no sentido de mínimos quadrados. O desenvolvimento de uma ferramenta paralela eficiente é demonstrado na solução numérica de problemas envolvendo escoamentos incompressíveis de fluidos viscosos com fronteiras imersas; In the development of parallel codes, PETSc library has an important position as a practical and useful tool. With this tool, this work presents a study about linear system solvers applied to incompressible flow in microscale problems, furthermore an analysis of the parallel behavior of these methods is presented. After a study of several aspects of immersed boundary methods...

‣ Estudo da aplicabilidade do método de fronteira imersa no cálculo de derivadas de Flutter com as equações de Euler para fluxo compressível; Study of the applicability of the immersed boundary method in the calculation of the nonstationary aerodynamics derivatives for flutter analysis using the Euler equations for compressible flow

Doricio, José Laércio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 08/06/2009 Português
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88.82043%
Neste trabalho, desenvolve-se um método de fronteira imersa para o estudo de escoamento compressível modelado pelas equações de Euler bidimensionais. O método de discretização de diferenças finitas é empregado, usando o método de Steger-Warming de ordem dois para discretizar as variáveis espaciais e o esquema de Runge-Kutta de ordem quatro para discretizar as variáveis temporais. O método da fronteira imersa foi empregado para o estudo de aeroelasticidade computacional em uma seção típica de aerofólio bidimensional com dois movimentos prescritos: torsional e vertical, com o objetivo de se verifcar a eficiência do método e sua aplicabilidade para problemas em aeroelasticidade computacional. Neste estudo desenvolveu-se também um programa de computador para simular escoamentos compressíveis de fluido invíscido utilizando a metodologia proposta. A verificação do código gerado foi feita utilizando o método das soluções manufaturadas e o problema de reflexão de choque oblíquo. A validação foi realizada comparando-se os resultados obtidos para o escoamento ao redor de uma seção circular e de uma seção de aerofólio NACA 0012 com os resultados experimentais, para cada caso.; In this work, an immersed boundary method is developed to study compressible flow modeled by the two-dimensional Euler equations. The finite difference method is employed...

‣ Computations of the flow past a still sphere at moderate reynolds numbers using an immersed boundary method

Campregher, Rubens; Militzer, Julio; Mansur, Sergio Said; da Silveira Neto, Aristeu
Fonte: Abcm Brazilian Soc Mechanical Sciences & Engineering Publicador: Abcm Brazilian Soc Mechanical Sciences & Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 344-352
Português
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88.34843%
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); This paper presents an immersed boundary formulation for three-dimensional incompressible flows that uses the momentum equation to calculate the Lagrangian force field indirectly imposing the no-slip condition on solid interfaces. In order to test the performance of this methodology the flow past a sphere for Reynolds numbers up to 1,000 have been calculated. Results are compared with numerical data from other authors and empirical correlations available in the literature. The agreement is found to be very good.

‣ Simulation of the flow through automatic valves of hermetic compressors by the immersed boundary method approach

Rodrigues, T. T.; Gasche, J. L.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 181-189
Português
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88.34843%
The main goal of the present work is to verify the applicability of the Immersed Boundary Method together with the Virtual Physical Model to solve the flow through automatic valves of hermetic compressors. The valve was simplified to a two-dimensional radial diffuser, with diameter ratio of D/d = 1.5, and simulated for a one cycle of opening and closing process with a imposed velocity of 3.0 cm/s for the reed, dimensionless gap between disks in the range of 0.07 < s/d < 0.10, and inlet Reynolds number equal to 1500. The good results obtained showed that the methodology has great potential as project tool for this type of valve systems. © The Authors, 2011.

‣ A 2D compact finite difference immersed boundary method for flow in porous media

Ferreira de Sousa, Paulo J. S. A.; Malico, Isabel
Fonte: Universidade de Évora Publicador: Universidade de Évora
Tipo: Aula Formato: 10302 bytes; application/pdf
Português
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88.79995%
We present a compact finite differences method for the calculation of two-dimensional viscous flows in porous media. This is achieved by using body forces that allow for the imposition of boundary conditions that coincide with the computational grid. An implementation of the forcing of Mohd-Yusof is used in order to implement the immersed boundary. A detailed description of the original compact finite difference method used can be found in Ferreira de Sousa et al.. The unsteady, incompressible Navier-Stokes equations are solved in a Cartesian staggered grid with fourth-order Runge-Kutta temporal discretization and fourth-order compact schemes for spatial discretization, used to achieve highly accurate calculations. Special attention is given to the boundary condition implementation on the immersed media. In this paper, two different flows are calculated. First, the flow over a 2D square cylinder located along the centreline of a channel with free-slip boundary conditions. The computed drag coefficient is compared with numerical results available in the literature. The second flow configuration analyzed is the flow over a porous matrix composed of staggered square cylinders. Results for the pressure drop across the porous matrix are presented for a wide range of Reynolds numbers...

‣ Modeling the pore level fluid flow in porous media using the immersed boundary method

Malico, Isabel; Ferreira de Sousa, Paulo
Fonte: Springer-Verlag Publicador: Springer-Verlag
Tipo: Parte de Livro
Português
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98.48915%
This chapter demonstrates the potential of the immersed boundary method for the direct numerical simulation of the flow through porous media. A 2D compact finite differences method was employed to solve the unsteady incompressible Navier-Stokes equations with fourth-order Runge-Kutta temporal discretization and fourth-order compact schemes for spatial discretization. The solutions were obtained in a Cartesian grid, with all the associated advantages. The porous media is made of equal size square cylinders in a staggered arrangement and is bounded by solid walls. The transverse and longitudinal distances between cylinders are equal to two cylinder diameters and at the inlet a fully developed velocity profile is specified. The Reynolds number based on the cylinder diameter and maximum inlet velocity ranges from 40 to 80. The different flow regimes are identified and characterised, along with the prediction of the Reynolds number at which transition from steady to unsteady flow takes place. Additionally, the average drag and lift coefficients are presented as a function of the Reynolds number.

‣ Computations of the flow past a still sphere at moderate reynolds numbers using an immersed boundary method

Campregher,Rubens; Militzer,Julio; Mansur,Sérgio Said; Silveira Neto,Aristeu da
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2009 Português
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88.34843%
This paper presents an immersed boundary formulation for three-dimensional incompressible flows that uses the momentum equation to calculate the Lagrangian force field indirectly imposing the no-slip condition on solid interfaces. In order to test the performance of this methodology the flow past a sphere for Reynolds numbers up to 1,000 have been calculated. Results are compared with numerical data from other authors and empirical correlations available in the literature. The agreement is found to be very good.

‣ An Eulerian Immersed Boundary Method for flow simulations over stationary and moving rigid bodies

Góis,Evelise R. Corbalan; Souza,Leandro F. de
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2010 Português
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98.57151%
The fluid flow over bodies with complex geometry has been the subject of research of many scientists and widely explored experimentally and numerically. The present study proposes an Eulerian Immersed Boundary Method for flows simulations over stationary or moving rigid bodies. The proposed method allows the use of Cartesians Meshes. Here, two-dimensional simulations of fluid flow over stationary and oscillating circular cylinders were used for verification and validation. Four different cases were explored: the flow over a stationary cylinder, the flow over a cylinder oscillating in the flow direction, the flow over a cylinder oscillating in the normal flow direction, and a cylinder with angular oscillation. The time integration was carried out by a classical 4th order Runge-Kutta scheme, with a time step of the same order of distance between two consecutive points in x direction. High-order compact finite difference schemes were used to calculate spatial derivatives. The drag and lift coefficients, the lock-in phenomenon and vorticity contour plots were used for the verification and validation of the proposed method. The extension of the current method allowing the study of a body with different geometry and three-dimensional simulations is straightforward. The results obtained show a good agreement with both numerical and experimental results...

‣ Numerical simulations of flows over a rotating circular cylinder using the immersed boundary method

Silva,Alice Rosa da; Silveira Neto,Aristeu da; Lima,Antonio Marcos G. de; Rade,Domingos Alves
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2011 Português
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98.48915%
In this paper, numerical simulations of incompressible flows around rotating circular cylinders have been performed. The two-dimensional Navier-Stokes equations are solved by using a Cartesian non-uniform grid. The Immersed Boundary Method (IBM) with the Virtual Physical Model (VPM) was used in order to model the presence of the circular cylinder in the flow. The fractional time step method was used to coupling the pressure and velocity fields. The simulations were carried out for Reynolds numbers equals to 60, 100 and 200 for different specific rotations. The effects of rotation on flow characteristics and fluctuating forces were investigated. The Strouhal number, obtained by performing the Fast Fourier Transform (FFT) of the temporal distribution of the lift coefficient, and the pressure coefficients, were also been calculated. Vorticity contours are presented considering different values of the Reynolds number and specific rotation. The numerical results obtained are compared to those obtained by other authors and the usefulness of the numerical methodology composed by the combination of the IBM with the VPM to simulate flows in the presence of mobile bodies is highlighted.

‣ Modelagem matemática de interação fluido-estrutura utilizando o método da fronteira imersa; Mathematical Modeling of Fluid-Structure Interaction by Using the Immersed Boundary Method

Silva, Alice Rosa da
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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98.43554%
Os problemas práticos de engenharia que envolvem a presença de escoamentos incompressíveis em torno de corpos rombudos são considerados os mais estudados. Os corpos rombudos sofrem carregamentos fluidodinâmicos causados pela geração de vórtices, que induzem o movimento oscilatório dos mesmos. A vibração induzida por vórtices tem sido objeto de estudo de inúmeros pesquisadores de todo o mundo tanto no meio acadêmico quanto no âmbito industrial. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo o uso da metodologia da Fronteira Imersa combinado com o Modelo Físico Virtual, para a simulação de escoamentos incompressíveis, bidimensionais sobre cilindros circulares. Nas simulações numéricas são enfocados os escoamentos sobre cilindros rotativos, cilindros com rotação-oscilação, dois cilindros em diferentes arranjos e cilindros suportados por molas elásticas constituindo sistemas de um e dois graus de liberdade. A modelagem de turbulência sub-malha de Smagorinsky e uma função de amortecimento na saída do domínio, também foram utilizadas para garantir a estabilidade dos cálculos numéricos. As análises da distribuição da pressão ao longo da superfície do cilindro, da série temporal dos coeficientes de arrasto e de sustentação e o número de Strouhal...

‣ Simulação de escoamentos não-periódicos utilizando as metodologias pseudo-espectral e da fronteira imersa acopladas; Simulation of non-periodics flows using the fourier pseudo-spectral and immersed boundary methods

Mariano, Felipe Pamplona
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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78.715493%
Para compreender fenômenos relacionados à combustão, aeroacústica, transição a turbulência entre outros, a Dinâmica de Fluídos Computacional (CFD) utiliza os métodos de alta ordem. Um dos mais conhecidos é o método pseudo-espectral de Fourier, o qual alia: alta ordem de precisão na resolução das equações, com um baixo custo computacional. Este está ligado à utilização da FFT e do método da projeção do termo da pressão, o qual desvincula os cálculos da pressão da resolução das equações de Navier-Stokes. O procedimento de calcular o campo de pressão, normalmente é o mais oneroso nas metodologias convencionais. Apesar destas vantagens, o método pseudo-espectral de Fourier só pode ser utilizado para resolver problemas com condições de contorno periódicas, limitando o seu uso no campo da dinâmica de fluídos. Visando resolver essa restrição uma nova metodologia é proposta no presente trabalho, que tem como objetivo simular escoamentos não-periódicos utilizando o método pseudo-espectral de Fourier. Para isso, é utilizada a metodologia da Fronteira Imersa, a qual representa as condições de contorno de um escoamento através de um campo de força imposto nas equações de Navier-Stokes. Como teste...

‣ Método da fronteira imersa aplicado à modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos turbulentos sobre geometrias móveis e deformáveis; Immersed boundary method applied to mathematical modeling and numerical simulation of turbulent flow over moving and deformable boundaries

Oliveira, José Eduardo Santos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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88.9743%
A modelagem matemática de escoamentos turbulentos sobre geometrias complexas móveis possui uma extensa área de aplicações práticas e por isso ocupa lugar de destaque nas pesquisas recentes em engenharia. Uma linha proposta para o tratamento numérico deste tipo de problemas são os métodos de fronteira imersa. Esta metodologia, ainda em desenvolvimento, tem por base a separação do problema em dois domínios distintos, um domínio fixo euleriano utilizado para discretizar as equações do fluido e outro lagrangiano usado para representação da interface fluido-sólido. Como os domínios são geometricamente independentes, não existem restrições quanto à movimentação ou deformação de corpos imersos no escoamento. O presente trabalho apresenta uma extensão do Modelo Físico Virtual, uma metodologia de fronteira imersa desenvolvida no LTCM/UFU, para a simulação de escoamentos a altos números de Reynolds sobre geometrias móveis ou deformáveis. O modelo foi utilizado na simulação de escoamentos laminares sobre corpos deformáveis, aplicados a problemas de otimização de forma. Foram também simulados aerofólios NACA 0012 móveis imersos em escoamentos turbulentos. Um estudo comparativo de três diferentes metodologias de modelagem da turbulência em conjunto com o método de fronteira imersa foi também realizado. São apresentados resultados dos coeficientes de arrasto...

‣ Solução numérica das equações de Navier-Stokes usando uma hibridação das metodologias Fronteira Imersa e Pseudo-Espectral de Fourier; Numerical solution of Navier-Stokes equations using a hybrid methodology of immersed boundary and Fourier pseudo-spectral

Mariano, Felipe Pamplona
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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78.617236%
No presente trabalho é desenvolvida uma nova metodologia para a solução das equações de Navier-Stokes na formulação incompressível aplicada a escoamentos sobre geometrias complexas. Ela é baseada no acoplamento da metodologia pseudo-espectral de Fourier (MPEF) juntamente com a metodologia da fronteira imersa (MFI). As principais particularidades do MPEF é a alta acurácia numérica, aliada com o baixo custo computacional, pois não é necessário resolver o sistema linear do acoplamento pressão-velocidade. Entretanto, ela é limitada a problemas com condições de contorno periódicas. Com o intuito de expandir a aplicabilidade da MPEF a outros problemas da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), ela foi acoplada à MFI. A MFI é uma metodologia desenvolvida para simular escoamentos sobre geometrias complexa e móveis usando malha cartesiana. Normalmente, apresenta baixa acurácia nos resultados próximos à região da interface imersa. Com a hibridação proposta no presente trabalho, obtém-se um aumento da precisão dos resultados sobre a fronteira. No presente trabalho mostra-se os resultados de verificação e validação da metodologia híbrida. Para a verificação utilizou-se a técnica das soluções manufaturas...

‣ Modelling the pore level heat transfer in porous media using the immersed boundary method

Malico, Isabel; Ferreira de Sousa, Paulo J. S. A.
Fonte: Trans Tech Publications Inc. Publicador: Trans Tech Publications Inc.
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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98.78219%
This work presents the extension of a compact finite difference immersed boundary method for the detailed calculation of fluid flow and heat transfer in porous media. The unsteady incompressible Navier-Stokes and energy conservation equations are solved with fourth-order Runge-Kutta temporal discretization and fourth-order compact schemes for spatial discretization, which allows achieving highly accurate calculations. Verification proves that the method is higher than third-order accurate. Three test cases were used for the validation of the method: (i) isothermal flow around a square cylinder in a plane parallel channel, (ii) isothermal flow through an infinite row of square cylinders and iii) flow and heat transfer around a square cylinder in a plane parallel channel. The validation tests establish confidence in the application of the method to porous media. As an example of such an application, direct numerical simulations are conducted for a staggered array of equal size square cylinders. Although the problem is rather complex from the geometrical point of view, a Cartesian grid is employed, with all its advantages. The potential of applying an immersed boundary method to the solution of a multiphase problem with complex internal boundaries is demonstrated.

‣ Numerical simulation of two-dimensional complex flows around bluff bodies using the immersed boundary method

Silva,Ana Lúcia F. de Lima e; Silva,Alice Rosa da; Silveira Neto,Aristeu da
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2007 Português
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88.52546%
This paper presents a two-dimensional numerical simulation of flows around different bluff bodies, at Re = 100 and 200, using the Immersed Boundary (IB) method, as a sequence of a previous work. The force density term required by the IB method is obtained with the Virtual Physical Model (VPM). Simulations were carried out for two circular cylinders of different diameter in tandem, two cylinders of the same diameter in tandem and two cylinders placed in side by side arrangement. The configurations of seven cylinders in a 'V' arrangement, for angles of 40o < alpha < 180o, were also simulated. A configuration of 23 different bluff bodies, representing a transverse cut in a central tower of an offshore structure, has been also simulated and the results were compared with a single compact square, of equivalent size. The Strouhal number, the drag and the lift coefficients were also calculated. The Strouhal number is calculated using the Fast Fourier Transform (FFT) of the lift coefficient temporal distribution. Visualization of the vorticity and pressure fields and the streamlines are presented for each simulation showing the flow dynamics and patterns. It was possible to verify that the IB method with VPM is a powerful methodology to simulate flows in the presence of complex geometries.

‣ An Improved Immersed-Boundary Algorithm for Fluid-Solid Interaction un Lattice-Boltzmann Simulations

Boroni, Gustavo Adolfo; Dottori, Javier Alejandro; Dalponte, Diego David; Rinaldi, Pablo Rafael; Clausse, Alejandro
Fonte: Plapiqui (uns-conicet) Publicador: Plapiqui (uns-conicet)
Tipo: info:eu-repo/semantics/article; info:ar-repo/semantics/artículo; info:eu-repo/semantics/publishedVersion Formato: application/pdf
Português
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78.63312%
An improved algorithm combining the features of the lattice Boltzmann and the immersed-boundary methods is presented. Following previous formulations, the method represents a fluid con-strained by flexible boundaries by means of a force term acting on the cells adjacent to the boundary, which in turn is moved by the fluid. The present al-gorithm introduces a more efficient iteration proce-dure to calculate the fluid-boundary interaction, which facilitates the implementation. The simulations where validated against experimental and analytical data showing good agreement and demonstrating the performance of the method to simulate different kind of fluid-solid interaction; Fil: Boroni, Gustavo Adolfo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados; Argentina;; Fil: Dottori, Javier Alejandro. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados; Argentina;; Fil: Dalponte, Diego David. Comisión Nacional de Energía Atómica, Argentina.;; Fil: Rinaldi, Pablo Rafael. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados; Argentina;; Fil: Clausse...