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‣ Modelação numérica de processos de sedimentação em escoamentos turbulentos e análise da ressuspensão em canais; Numerical modeling of settling processes in turbulent flows and channel re-suspension analysis

Alamy Filho, José Eduardo
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 19/04/2006 Português
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109.56917%
O estudo do transporte de sedimentos, partindo da estimativa de estruturas turbulentas relevantes, constituiu o principal foco deste trabalho. Assim, a equação de transporte de massa (advecção-difusão) foi aplicada em conjunto com as equações de Navier-Stokes e da continuidade filtradas. Neste contexto, houve a necessidade de uma descrição conveniente da turbulência, o que ocorreu mediante a aplicação da simulação de grandes escalas acoplada a modelos de viscosidade turbulenta sub-malha. O método de fronteira imersa foi utilizado na modelação da interface sólido/fluido, representada pela geometria de fundo dos canais. As equações de Navier-Stokes filtradas e da continuidade foram resolvidas numericamente pelo método de passos fracionados, o qual estabeleceu o almejado acoplamento entre ambas. Na discretização das equações governantes foi utilizado o método de diferenças finitas, aplicado sobre malhas deslocadas. Os esquemas explícitos de Adams-Bashforth (de segunda e quarta ordens) foram utilizados no avanço temporal das velocidades do escoamento e das concentrações de sedimentos. Uma nova formulação para a velocidade de sedimentação foi desenvolvida analiticamente, enquanto que eventuais fluxos de ressuspensão foram impostos como condição de contorno no fundo do canal. Todos os códigos computacionais...

‣ Modelagem de uma chama de difusão turbulenta pela simulação de grandes escalas.; Modeling of a turbulent diffusion flame with the method of large eddy simulation.

Fukumasu, Newton Kiyoshi
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 14/12/2009 Português
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109.40728%
Este trabalho objetivou a ampliação dos conhecimentos sobre a dinâmica de chamas de difusão turbulenta. A abordagem escolhida foi o método numérico da simulação de grandes escalas turbulentas (LES) acoplado ao modelo de combustão do tipo folha de chama ou "Flamesheet". A modelagem dos efeitos de dissipação das pequenas escalas turbulentas, foi realizada pelo modelo de Smagorinsky (1963). Foi feita a verificação e validação do código implementado pelo método das soluções manufaturadas, descrito por Roache (2002), e pelas soluções de engenharia do tipo tampa móvel em cavidade laminar, escoamento de Poiseuille e jato laminar. Neste trabalho foi estudada a chama de difusão turbulenta do tipo D, padronizada pelo "SANDIA National Laboratories". Foi verificado que, quando estudado o jato isotérmico, este obedece ao critério de jato auto-sustentável, definido por Hussein et al. (1994). Já os resultados obtidos para o jato reativo, quando comparados aos dados experimentais obtidos por Masri et al. (1996) e Barlow e Frank (1998), apresentaram boa concordância para os campos de velocidades e razoável correspondência para os campos de fração de mistura e temperatura, indicando que maiores estudos são necessários.; The mean goal of this work was to better understand the dynamics of turbulent diffusion flames. The turbulent flow was resolved appling the methodology of Large Eddy Simulation...

‣ Estudo comparativo entre os modelos LES e DES para simulação de escoamento compressível turbulento.; A comparative study using les and des models for turbulent compressible flow simulation.

Pedrão, Nelson
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 25/05/2010 Português
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99.38175%
Neste trabalho foi realizado um estudo utilizando os modelos de turbulência Simulação das Grandes Escalas, Large Eddy Simulation (LES), e Simulação dos Vórtices Desprendidos, Detached Eddy Simulation (DES), para simular o escoamento compressível interno em um duto contendo válvulas controladoras na saída dos gases de combustão de um reator de craqueamento catalítico fluido, com o objetivo de comparar o desempenho numérico e computacional de ambas as técnicas. Para isso foi utilizado um programa comercial de dinâmica dos fluidos computacional, Computational Fluid Dynamics (CFD), que possui em seu código os dois modelos de turbulência.; In the present work a study was conducted using Large Eddy Simulation (LES) and Detached Eddy Simulation (DES) turbulence models in order to simulate the internal compressible flow in a duct containing the flue gas discharge control valves of a fluid catalytic cracking reactor so as to compare the numerical and computational behavior of both techniques. A commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software, which includes these turbulence models in its code, was used.

‣ Investigação numérica de escoamento e ruído gerado em corpos rombudos prismáticos.; Numerical investigation of flow and noise generated by prismatic bluff bodies.

Orselli, Reinaldo Marcondes
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 01/06/2012 Português
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78.75324%
Muitos componentes de máquinas, equipamentos e meios de transporte podem ser representados na forma de corpos rombudos cujos deslocamentos em meio fluido podem gerar ruído. Nesse contexto, a tese tem como proposta o estudo da previsão numérica do ruído gerado oriundo do escoamento em torno de corpos rombudos. Como exemplo representativo de um corpo rombudo, o som gerado do escoamento ao redor de um cilindro é estudado. O escoamento em torno de um cilindro é considerado com esteira tridimensional e turbulenta na condição do regime subcrítico, que é caracterizado pela separação da camada limite no regime laminar. O escoamento em torno de um cilindro é obtido através da simulação numérica não-estacionária considerando domínio computacional tridimensional. Para lidar com a turbulência e a tridimensionalidade, o escoamento é resolvido utilizando a metodologia de simulação de grandes escalas (LES). O domínio computacional é discretizado pelo método de volumes finitos. O ruído é calculado separadamente utilizando a analogia de Ffwocs Williams & Hawkings (FW-H), cuja equação de onda tem como termo fonte a solução do escoamento fornecida pela simulação numérica. Na analogia de FW-H, a flutuação de pressão acústica é obtida no campo afastado assumindo um meio quiescente entre a região das fontes sonoras (campo próximo) e o local considerado para o cálculo do ruído. Devido ao alto custo computacional da simulação tridimensional (3D)...

‣ Análise numérica de escoamentos turbulentos tridimensionais empregando o método de elementos finitos e simulação de grandes escalas

Petry, Adriane Prisco
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Português
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89.53129%
O presente trabalho apresenta o estudo e implementação de um algoritmo numérico para análise de escoamentos turbulentos, tridimensionais, transientes, incompressíveis e isotérmicos, através da Simulação de Grande Escalas, empregando o Método de Elementos Finitos. A modelagem matemática do problema baseia-se nas equações de conservação de massa e quantidade de movimento de um fluido quase-incompressível. Adota-se um esquema de Taylor-Galerkin, com integração reduzida e fórmulas analíticas das funções de interpolação, para o elemento hexaédrico de oito nós, com funções lineares para as componentes de velocidade e constante no elemento para a pressão. Para abordar o problema da turbulência, emprega-se a Simulação de Grandes Escalas, com modelo para escalas inferiores à resolução da malha. Foram implementados o modelo clássico de Smagorinsky e o modelo dinâmico de viscosidade turbulenta, inicialmente proposto por Germano et al, 1991. Uma nova metodologia, denominada filtragem por elementos finitos independentes, é proposta e empregada, para o processo de segunda filtragem do modelo dinâmico. O esquema, que utiliza elementos finitos independentes envolvendo cada nó da malha original, apresentou bons resultados com um baixo custo computacional adicional. São apresentados resultados para problemas clássicos...

‣ Análise de escoamentos incompressíveis utilizando simulação de grandes escalas e adaptação de malhas

Popiolek, Tales Luiz
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Português
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79.24227%
No presente estudo, são apresentadas soluções numéricas de problemas de Engenharia, na área de Dinâmica dos Fluidos Computacional, envolvendo fluidos viscosos, em escoamentos incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos, em regime laminar e turbulento, podendo envolver transporte de massa. Os principais objetivos deste trabalho são a formulação e a aplicação de uma estratégia de adaptação automática de malhas e a inclusão de modelos de viscosidade turbulenta, integrados com um algoritmo utilizado para simular escoamentos de fluidos viscosos bi e tridimensionais, no contexto de malhas não estruturadas. O estudo é dirigido no sentido de aumentar o conhecimento a respeito das estruturas de escoamentos turbulentos e de estudar os efeitos físicos no transporte de quantidades escalares propiciando, através de técnicas de adaptação automática de malhas, a obtenção de soluções numéricas precisas a um custo computacional otimizado. As equações de conservação de massa, de balanço de quantidade de movimento e de quantidade escalar filtradas são utilizadas para simular as grandes escalas de escoamentos turbulentos e, para representar as escalas submalha, são utilizados dois modelos de viscosidade turbulenta: o modelo de Smagorinsky clássico e o modelo dinâmico. Para obter soluções numéricas com precisão...

‣ Transição à turbulência na camada de mistura estavelmente estratificada utilizando simulação numérica direta e simulação de grandes escalas

Martinez, Denise Maria Varella
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Português
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99.46238%
A transição à turbulência em uma camada de mistura estavelmente estratificada é de grande interesse para uma variedade de problemas geofísicos e de engenharia. Esta transição é controlada pela competição entre o cisalhamento do escoamento de base e as forças de empuxo, devido à estratificação em densidade do ambiente. Os efeitos do empuxo atuam no escoamento reduzindo a taxa de crescimento das perturbações e retardando a transição à turbulência, enquanto o cisalhamento fornece energia cinética ao escoamento. O presente trabalho investiga a natureza da transição à turbulência em uma camada de mistura temporal estavelmente estratificada através de Simulação Numérica Direta (DNS) e Simulação de Grandes Escalas (LES). O propósito da investigação é analisar o efeito da estratificação estável no desenvolvimento da instabilidade de Kelvin-Helmholtz (K-H) e na formação dos vórtices longitudinais, que se formam após a saturação dos turbilhões primários de K-H. Além deste propósito, é examinado, utilizando de DNS e LES, o desenvolvimento das instabilidades secundárias de K-H na camada baroclínica. Os testes numéricos tridimensionais são realizados com diferentes tipos de condições iniciais para a flutuação de velocidade transversal...

‣ Análise de escoamentos não-isotérmicos, incompressíveis, utilizando simulação de grandes escalas e o método de elementos finitos; Analysis of non-isotheemal,incompressible flows, using large eddy simulation and finite element method

Santos, Elizaldo Domingues dos
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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99.67511%
Neste trabalho é apresentado um estudo numérico sobre escoamentos incompressíveis, não isotérmicos, bi e tridimensionais nos regimes laminar e turbulento através da Simulação de Grandes Escalas e da utilização do Método de Elementos Finitos. Para tornar isso possível, é implementada a equação da energia e os termos de forças de campo (empuxo) em um algoritmo numérico desenvolvido em FORTRAN, já existente, que simula escoamentos incompressíveis, isotérmicos, tridimensionais, nos regimes laminar e turbulento. O código desenvolvido abrange escoamentos onde as formas básicas de troca térmica ocorrem por difusão e advecção. No que tange a natureza da convecção térmica é possível analisar escoamentos com convecção forçada, mista ou natural. O método numérico empregado é o de elementos finitos (FEM) e a discretização espacial das equações que governam o fenômeno (continuidade, conservação da quantidade de movimento e conservação da energia) é realizada através do método de Galerkin. Para a análise dos termos temporais nos escoamentos transientes aplica-se o esquema temporal explícito de Taylor-Galerkin. O elemento finito utilizado é o hexaedro isoparamétrico de oito nós. É empregado o método da pseudo-compressibilidade com o objetivo de manter os termos derivados da pressão na equação da continuidade...

‣ Análise numérica na Engenharia do Vento Computacional empregando computação de alto desempenho e simulação de grandes escalas; Numerical analysis in the computational wind engineering employng high-performance programming and large eddy simulation

Piccoli, Guilherme Luiz
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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89.76879%
O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema voltado à solução de problemas relacionados à Engenharia do Vento Computacional. Para o tratamento das estruturas turbulentas, a Simulação das Grandes Escalas é empregada. Esta metodologia resolve diretamente as estruturas que governam a dinâmica local do escoamento (grandes escalas) e utiliza modelos para resolver as escalas com características mais universais (pequenas escalas). Neste estudo, os efeitos sub-malha são obtidos a partir do modelo clássico de Smagorinsky. Na análise numérica, o método dos elementos finitos é avaliado a partir da utilização de elementos hexaédricos e uma formulação baseada nas equações governantes de escoamentos quase-incompressíveis. Para reduzir o requerimento de memória computacional, esquemas explícitos para solução de sistemas de equações são empregados. O primeiro aspecto a ser abordado para o desenvolvimento do sistema proposto é a redução do tempo de processamento. Partindo do algoritmo desenvolvido por [Petry, 2002], desenvolvese um estudo a cerca de técnicas computacionais de alto desempenho visando acelerar o processamento dos problemas. Assim, apresenta-se um comparativo entre alocações estática e dinâmica de vetores e matrizes...

‣ Simulação de grandes escalas para análise numérica da esteira aerodinâmica da turbina eólica NREL UAE Phase VI

Fleck, Gustavo Dias
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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99.41375%
O experimento Unsteady Aerodynamics Experiment Phase VI, realizado no ano de 2000 pelo Laboratório Nacional norte-americano para as Energias Renováveis (NREL) no túnel de vento Ames da NASA, foi reproduzido numericamente neste trabalho. O objetivo é o estudo das características da esteira aerodinâmica produzida pela turbina eólica de duas pás e 10 metros de diâmetro, operando à velocidade de rotação constante de 72 RPM, sujeita a uma velocidade de corrente livre do vento uniforme de 9 m/s, em um túnel de vento cuja seção de testes mede 36,6 m de largura por 24,4 m de altura e o comprimento mede 170 m. Para isso, foi utilizado o programa comercial ANSYS FLUENT versão 13.0, baseado no Método dos Volumes Finitos para a solução numérica das Equações de Navier-Stokes em regime transiente em conjunto com a Simulação de Grandes Escalas (SGE) para resolver a turbulência. As geometrias de todos os componentes da máquina foram criadas em software CAD. Um domínio móvel em forma de disco, contendo as pás do rotor e o hub da máquina, foi criado separadamente, e posteriormente inserido no domínio principal, estático, usando a ferramenta Moving Mesh disponível no software FLUENT. Ambos os domínios foram preenchidos por malhas compostas por tetraedros. Dados provenientes das simulações numéricas foram comparados aos dados experimentais de velocidade fornecidos por dois anemômetros sônicos instalados 5...

‣ Simulação de grandes escalas de escoamentos incompressíveis com transferência de calor e massa por um método de elementos finitos de subdomínio

Lima, Rosiane Cristina de
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 161 f. : il.
Português
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109.93781%
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS; O objetivo principal deste trabalho é a simulação numérica de escoamentos viscosos, incompressíveis e transientes, com transferência de calor e massa; através do método de elementos finitos de subdomínio; usando a metodologia de simulação de grandes escalas para a modelagem da turbulência. Algumas aplicações de interesse são as simulações de escoamentos com transporte de um escalar, como nos casos de dispersão de poluentes induzida pelo movimento do ar atmosférico. O domínio é discretizado usando elementos finitos quadrilaterais de nove nós e as equações são integradas em volumes de controle ao redor dos nós dos elementos finitos. As equações governantes passam por um processo de filtragem, devido à metodologia aplicada, Simulação de Grandes Escalas (LES - Large-Eddy Simulation), e desta forma as maiores escalas são resolvidas diretamente através da solução das equações de Navier-Stokes filtradas, enquanto que as menores escalas ou escalas submalhas são modeladas, pelo modelo de viscosidade turbulenta de Smagorisnky. Alguns casos testes bidimensionais clássicos são resolvidos para validação do código e os resultados são apresentados e comparados com resultados disponíveis na literatura. Alguns poucos casos de dispersão de poluentes em geometrias que simulam cânions de ruas (urban street canyons) foram também simulados.; The main purpose of this work is the numerical simulation of viscous...

‣ Simulação numérica de escoamentos de fluidos pelo método de elementos finitos baseado em volumes de controle em malhas não estruturadas

Zachi, Jussara Mallia
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 157 f. : il.
Português
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89.8673%
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS; O objetivo principal deste trabalho é a simulação numérica de escoamentos de fluidos incompressíveis pelo método de elementos finitos baseado em volumes de controle (CVFEM) utilizando a metodologia de simulação das grandes escalas. As equações governantes são filtradas para a simulação das variáveis de grandes escalas e as escalas sub-malhas, que aparecem devido ao processo de filtragem, são modeladas por meio do modelo de viscosidade turbulenta de Smagorinsky. O domínio é discretizado em malha não estruturada formada por elementos finitos triangulares de seis nós e as equações são integradas em volumes de controle formados em torno dos nós dos elementos. O presente código numérico foi validado aplicando-o a alguns problemas-testes e os resultados, comparados com os disponíveis na literatura. Os casos testes foram o escoamento em uma cavidade quadrada induzido pelo movimento da parede superior, e escoamento por convecção natural em uma cavidade quadrada. Os resultados obtidos, no presente trabalho, concordaram com os resultados da literatura.; The main purpose of this work is the numerical simulation of incompressible fluid flows by a control volume finite element method (CVFEM) using the methodology of large-eddy simulation. The domain is discretized using unstructured mesh of six-noded triangular finite elements and the equations are integrated into control volumes around the nodes of the finite elements. The government equations are filtered for simulation of the large scales variables and the sub-grid scales appearing due to the filtering process are modeled through the eddy viscosity model of Smagorinsky. Two-dimensional benchmark problems are solved to validate the numerical code and the results are presented and compared with available results from the literature. The test cases were the lid-driven cavity flow and natural convection flow inside a square cavity. The obtained results...

‣ Simulação das Grandes Escalas de Escoamentos de Camada Limite Turbulenta

Borges, Amadeu Duarte da Silva
Fonte: Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro Publicador: Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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79.852163%
Tese de Doutoramento em Ciências de Engenharia; O objectivo principal deste trabalho foi contribuir para a melhoria da simulação computacional de escoamentos sobre geometrias complexas com o método da simulação das grandes escalas da turbulência (LES { Large Eddy Simulation), integrando novos modelos submalha e aperfeiçoando as condiçõeses de fronteira, especialmente na vizinhança do solo. Na tentativa de previsão da relaminarização foi ainda usada a metodologia da simulação dos turbilhões destacados (DES { Detached Eddy Simulation). Utilizando os modelos de Smagorinsky, dinâmico, dinâmico Lagrangeano e de similaridade de escala de Bardina, estudou-se o escoamento turbulento num canal plano, com número de Reynolds Re¿ = 395. Após comparação com resultados obtidos anteriormente com o método da simulação numérica directa (DNS { Direct Numerical Simulation),conclui-se que os perfis de velocidade média e as flutuações da velocidade longitudinal foram bem reproduzidos por todas as simulações, destacando-se especialmente o modelo dinâmico Lagrangeano com similaridade de escala na previsão da flutuação. Já as flutuações das componentes vertical e transversal apresentaram uma concordância pior com os resultados de DNS...

‣ Efeitos de modelos submalha em escoamentos em ciclones

Salvo, Ricardo de Vasconcelos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Livro
Português
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119.32846%
Foi realizada uma simulação de grandes escalas (LES) do escoamento turbulento em um ciclone a gás de fundo chato. O fluido escolhido possui as propriedades físicas do ar, sendo que a fase particulada não foi considerada neste trabalho, desta forma o duto de underflow também não foi considerado, ou seja, o ciclone simulado possui somente um orifício de saída (overflow) e um de entrada. O código computacional utilizado está sendo desenvolvido de tal forma a se tornar uma ferramenta dedicada à simulação do escoamento em ciclones e hidrociclones; sendo que o mesmo utiliza a técnica de volumes finitos, com o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão velocidade, em uma malha computacional tridimensional não estruturada. Utiliza também os modelos de turbulência de Smagorinsky, em conjunto com a função de amortecimento de Van Driest, e o modelo RNG de Yakhot. As simulações foram realizadas a um número de Reynolds moderado (Re igual a 15.000), sendo que os resultados para os perfis de velocidade tangenciais e axiais médios, assim como os perfis tangenciais e axiais RMS foram comparados com dados experimentais, mostrando boa concordância com os mesmos. A simulação foi realizada em um computador pessoal, em tempo razoável...

‣ Simulação numérica de grandes escalas em cavidades tridimensionais com tampa deslizante utilizando modelagem dinâmica; Largeeddy simulation in three dimentional liddriven cavities using dynamic models

Pinho, Francisco Aurilo Azevedo
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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99.33311%
No presente trabalho foi implementado um código computacional de segunda ordem no tempo e de quarta ordem no espaço, com modelagem dinâmica da turbulência, apropriada para se analisar o processo de transição de escoamentos. São apresentados resultados de simulações numéricas de escoamentos em cavidades com tampa deslizante (liddriven cavity) em configurações bi e tridimensional. Todas as simulações foram realizadas com o código computacional desenvolvido no contexto deste trabalho. Os resultados para a configuração bidimensional foram comparados com resultados presentes na literatura e tiveram como objetivo fazer uma validação inicial do código e definir os melhores parâmetros para as simulações na configuração tridimensional. Para esta configuração foram realizadas simulações de escoamentos em cavidades cúbicas a números de Reynolds iguais a 3.200, 10.000, 25.000, 50.000 e 100.000. Os resultados das simulações de escoamentos a números de Reynols iguais a 3.200 e 10.000 foram comparados com resultados presentes na literatura. Para número de Reynolds igual a 10.000, na configuração tridimensional, foram realizadas simulações sem modelo de turbulência e com os modelos submalha de Smagorinsky e modelo dinâmico de Germano. Esta simulação teve como objetivo avaliar o melhor modelo a ser utilizado nas simulações de escoamentos a número de Reynolds mais elevados. Observouse que a simulação com o modelo de Germano foi a que proporcionou os melhores resultados quando comparados com dados experimentais. As simulações de escoamentos a números de Reynolds maiores que 10.000 foram analisadas sobre vários aspectos...

‣ Simulação de grandes escalas e simulação híbrida RANS/LES do escoamento sobre o degrau com condições de contorno turbulentas; Large-eddy simulation and hybrid RANS/LES simulation of the backwardfacing step flow with turbulent boundary conditions

Spode, Cleber
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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140.12432%
A simulação numérica de escoamentos turbulentos através da hipótese de Boussinesq é representada, atualmente, por duas grandes metodologias distintas, a Simulação de Grandes Escalas (LES – Large-Eddy Simulation) e as Equações Médias de Reynolds (RANS – Reynolds Averaged Navier-Stokes). Uma nova metodologia, chamada de Híbrida RANS/LES, está em desenvolvimento, tirando proveito das potencialidades das metodologias tradicionais LES e RANS através de um único modelo. O presente trabalho trata da avaliação das três metodologias, LES, RANS e Híbrida RANS/LES de modelagem da turbulência através da simulação numérica do escoamento turbulento sobre um degrau. Os modelos são avaliados através deste escoamento, que apesar de simples geometricamente, é capaz de gerar um escoamento complexo, com regiões de escoamento parietal e cisalhante livre. Juntamente com a modelagem da turbulência, um estudo de imposição de condições de contorno turbulentas na entrada do domínio utilizado revelou que tão importante quanto o modelo de turbulência, as condições de contorno empregadas modificam substancialmente os resultados obtidos. Foi implementado um modelo de geração de contorno baseado no escalonamento de informações internas do escoamento de forma a satisfazer estatística e topologicamente o caráter turbulento da condição de contorno na entrada. Resultados para as três metodologias revelam que a Simulação de Grandes Escalas e métodos Híbridos RANS/LES apresentam descrições muito semelhantes para o escoamento turbulento sobre o degrau...

‣ Simulação de grandes escalas de jatos periódicos temporais utilizando a metodologia psedo-espectral de Fourier; Large eddy simulation of periodic temporal jets using the Fourier pseudo-spectral method

Moreira, Leonardo de Queiroz
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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139.56873%
A turbulência nos fluídos é um dos problemas mais desafiadores da atualidade, em especial no que se refere às aplicações industriais que envolvem processos de mistura de componentes, transferência de calor, lubrificação e degelo, injeção de combustível em câmaras de combustão, sistemas de propulsão de aviões e aeronaves. Diante de considerável interesse, no presente trabalho objetivou-se a análise da transição a turbulência de jatos em desenvolvimento temporal a números de Reynolds moderados utilizando a metodologia LES. Primeiramente desenvolveu-se um código computacional ESPC3D, com alta ordem de resolução para simulação de escoamentos do tipo jatos em desenvolvimento temporal em transição e/ou turbulentos. O código foi desenvolvido no Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos (LTCM). Resultados consistentes foram obtidos do ponto de vista da análise física utilizando o código ESPC3D, com o qual realizou-se simulações de grandes escalas empregando o método pseudo-espectral de Fourier. Os resultados das simulações permitem verificar a transição a turbulência bem como suas estruturas típicas. Foi possível também verificar a influência da modelagem da turbulência utilizando a metodologia LES...

‣ Aplicação da metodologia Euleriana-Lagrangiana à análise do processo de separação em ciclones; Application of the Eulerian-Lagrangian methodology to the analyisys of the separation processes in cyclone separators

Salvo, Ricardo de Vasconcelos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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108.67615%
Neste trabalho, inicialmente apresenta-se uma introdução à simulação de escoamentos bifásicos, seguida de um pequeno texto motivacional, onde a importância de separadores ciclônicos em unidades petroquímicas, mais especificamente em unidades de craqueamento catalítico, é brevemente abordada. Na sequencia, o estado da arte na simulação do escoamento gás-sólido no interior de ciclones é evidenciado por meio de uma revisão bibliográfica, a qual também aborda a utilização de métodos Euleriano-Euleriano e Euleriano-Lagrangiano, que são as principais abordagens para a simulação de escoamentos multi-fásicos. Apresentam-se os esquemas numéricos utilizados para a discretização das equações para a fase contínua e, de forma bastante detalhada, os esquemas numéricos utilizados para a fase dispersa. O estudo do escoamento monofásico em dois ciclones, um ciclone cilíndrico sem duto de underflow e outro com caixa coletora, é discutido e algumas das qualidades da metodologia adotada são apresentadas, destacando que neste estudo inicial os escoamento simulados cobrem uma faixa de operação, em função do número de Reynolds baseado na velocidade na entrada do ciclone, de 15.000 à 522.000. Em seguida um estudo da influência do esquema de integração temporal para fase dispersa e do uso de subpassos de tempo para tal integração é apresentado considerando o escoamento em um pequeno ciclone laboratorial...

‣ Modelagem matemática de escoamentos reativos turbulentos utilizando uma metodologia hibrida LES/PDF; Mathematical and numerical modeling of turbulent reactive ows using a hybrid LES / PDF methodology

Vedovoto, João Marcelo
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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109.96967%
O presente trabalho foi dedicado ao desenvolvimento e implementação de uma plataforma computacional destinada a simulações numéricas de escoamentos turbulentos reativos a baixo numero de Mach. O algoritmo desenvolvido para a solução de transporte é baseado em um método de projeção totalmente implícito. Uma restrição fisicamente consistente é imposta sobre o campo de correção de pressão para garantir que o campo de velocidade seja corretamente resolvido. A plataforma numérica foi extensivamente verificada utilizando o Método das Soluções Manufaturadas tanto para escoamentos incompressíveis quanto para escoamentos com variação de massa especifica. Dois modelos de turbulência diferentes foram implementados para representar as tensões submalha: o modelo Smagorinsky clássico e os modelo dinâmico. A imposição de condições de contorno turbulentas e realistas na entrada do domínio computacional é estudada em detalhes no presente trabalho. Três metodologias distintas foram implementadas e seus efeitos são analisados tanto para escoamentos inertes quanto reativos. Uma formulação hibrida de Simulação de Grandes Escalas/ Função Densidade de Probabilidade Transportada (LES-PDF) foi adotada. A inuência das utuações da escala submalha do escalar reativo na taxa de reação química filtrada é levada em conta no contexto da PDF Lagrangiana. O modelo de PDF correspondente faz uso da técnica de Monte Carlo: Equações diferenciais estocásticas (SDE)...

‣ Modelagem matemática de jatos em desenvolvimento espacial usando a metodologia pseudoespectral de Fourier

Moreira, Leonardo de Queiroz
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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A busca por métodos de alta acurácia e alta taxa de convergência com a finalidade de resolver as equações de Navier-Stokes é de grande interesse para estudiosos de CFD. Essa busca é motivada, pois existem fenômenos físicos, como a turbulência nos fluidos, para os quais apenas metodologias que possuem uma alta acurácia permitem obter uma solução satisfatória da física que caracteriza o problema. A principal dificuldade encontrada em obter alta acurácia na solução das equações de Navier-Stokes é o custo computacional. Neste sentindo, no MFLab, uma nova metodologia começou a ser desenvolvida com os trabalhos de Mariano (2007), Moreira (2007), Mariano (2011). 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 em termo relativos, pois não é necessário resolver um 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 metodologia de Fronteira Imersa (MFI). A MFI é uma metodologia desenvolvida para simular escoamentos sobre geometrias complexas e móveis usando malha cartesiana. Normalmente...