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[en] FLUID INTERACTIVE ANIMATION BASED ON PARTICLE SYSTEM USING SPH METHOD / [pt] ANIMAÇÃO INTERATIVA DE FLUIDO BASEADA EM PARTÍCULAS PELO MÉTODO SPHFABIO ISSAO NAKAMURA 27 June 2007 (has links)
[pt] Neste trabalho foi feito um estudo investigativo sobre
animação de fluidos
utilizando sistemas de partículas. Baseado nas propostas
apresentadas por Muller
et al., esta dissertação objetiva investigar e compreender
o uso do método
Lagrangeano baseado em partículas, conhecido como Smoothed
Particle
Hydrodynamics (SPH), para simulação de fluidos. A
validação do método foi feita
através da implementação de uma biblioteca capaz de animar
fluidos a taxas
interativas. Para testar a eficácia e eficiência do
método, a biblioteca desenvolvida
permite a instanciação de diferentes configurações,
incluindo o tratamento de
colisões do fluido com obstáculos, o tratamento da
interação entre dois fluidos
distintos e o tratamento de forças externas exercidas pelo
usuário via um
mecanismo de interação. / [en] This work investigates the use of particle-based system
for fluid animation.
Based on proposals presented by Müller et al., the goal of
this dissertation is to
investigate and fully understand the use of a Lagrangian
method known as
Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) for fluid
simulations. A library has been
implemented in order to validate the method for fluid
animation at interactive rate.
To demonstrate the method effectiveness and efficiency,
the resulting library
allows the instantiation of different configurations,
including the treatment of
fluid-obstacle collisions, interaction between two
distinct fluids, and fluid-user
interaction.
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[en] A SPH BASED APPROACH TO INTERACTIVE ANIMATION OF SHALLOW-WATER ON GAMES / [pt] UMA ABORDAGEM BASEADA EM SPH PARA ANIMAÇÃO INTERATIVA DE ÁGUAS RASAS EM JOGOSALGEMIRO AUGUSTO DA SILVA NETO 16 February 2016 (has links)
[pt] Neste trabalho, é apresentado uma abordagem para animação de águas rasas em aplicações interativas baseada em um modelo físico. Para a simulação, foi empregado o método Langrangreano conhecido como Smoothed Particle hydrodynamics (SPH). Com base no trabalho de Muller et al. (Muller et al., 2003), que utilizou SPH em computação Gráfica, e no trabalho de Rodriguez-Paz e Bonet (Rodriguez-Paz; Bonet, 2005) que propõe uma variação deste método para a simulação de águas rasas em aplicações de engenharia, propomos uma abordagem simples e eficiente para a simulação de águas rasas em jogos a influência de terrenos acidentados. / [en] In this work is present an approach to shallow-water animation on interactive applications based on a physic model. For the simulation, was employed a Lagrangian methos known as Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Based on the work of muller et al. (Muller et al., 2003), which applied SPH in computer Graphics, and on the work of Rodriguez-Paz (Rodriguez-Paz; Bonet, 2005), wich proposes a variation of this method to shallow-water simulation on engineering applications, we have proposed a simple and efficient approach for shallow-water simulation on games under the influence of irregular terrains.
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[en] SIMULATION OF FLOWS WITH SUSPENDED AND FLOATING PARTICLES / [pt] SIMULAÇÃO DE FLUXOS COM PARTÍCULAS SUSPENSAS E FLUTUANTESMARCOS DE OLIVEIRA LAGE FERREIRA 27 April 2010 (has links)
[pt] Fluxos de partículas em suspensão ainda são um desafio importante em
muitas aplicações, tais como sedimentação, reologia e suspensões em leitos fluidizados. O acoplamento entre o fluxo da fase líquida e o movimento das partículas é o ponto central para a compreensão completa deste fenômeno. Além disso, o estudo da evolução da disposição das partículas na interface entre duas fases de fluido imiscíveis é também uma área de pesquisa muito importante, pois tal fenômeno ocorre em engenharia em muitos processos industriais, tais como transporte de pastas e a secagem de micro e nanocoberturas. Este trabalho propõe uma nova formulação baseada em domínios fictícios e multiplicadores de Lagrange que resolve as equações de Navier–Stokes e de corpo rígido para realizar a simulação do fluxo e da flutuação de partículas submersas em uma ou mais fases de fluidos imiscíveis. Para
obtermos a solução discreta das equações utilizamos o método dos elementos finitos e uma abordagem totalmente implícita e acoplada. Esta formulação foi validada usando diferentes problemas de teste. Os resultados obtidos foram comparados com trabalhos anteriores e a concordância foi excelente. / [en] Flows with particles in suspension is still a challenging task important in
many applications such as sedimentation, rheology and fluidized suspensions.
The coupling between the suspending liquid flow and the particles’
motion is the central point in the complete understanding of these phenomena.
Moreover, the study of the evolution of the configuration of particles
at an interface between two immisible fluid phases is also a very important
research area, since it occurs in many engineering and industrial processes
like slurries transport and drying processes of micro and nano suspension
coating. This work proposes a new fictitious domain formulation based on
Lagrange multipliers that solves the Navier–Stokes and rigid body equations
to perform the simulation of the flow and of the flotation of particles embedded
on one or more immiscible fluid phases that we numerically discretize
using a fully implicit and coupled finite element approach. The method is
validated using different test problems. The results obtained are compared
with previous works, and the agreement is excellent.
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[en] VISUALIZATION OF THE BOUNDARY BETWEEN FLUIDS USING THE SPH METHOD AND THE MARCHING CUBES ALGORITHM / [pt] VISUALIZAÇÃO DA FRONTEIRA ENTRE FLUIDOS UTILIZANDO O MÉTODO SPH E O ALGORITMO DE MARCHING CUBESTHIAGO VALENTE AGUIAR 08 March 2010 (has links)
[pt] A modelagem de fluidos é frequentemente utilizada, tanto na engenharia como
na área de efeitos especiais para cinema e TV, para simular fenômenos naturais,
tais como fogo, explosões, fumaça, água e ar. Basicamente, esta modelagem
utiliza métodos baseados em malhas, tais como volumes finitos e elementos
finitos, ou métodos independentes de malhas baseados em partículas, tais como
MPS e SPH. Uma questão comum nas técnicas de partículas é o problema de
fronteiras entre fluidos, já que não há uma solução geral e satisfatória. O objetivo
deste trabalho é propor uma nova técnica para a visualização da fronteira entre
fluidos utilizando o método SPH (Smoothed-particle Hydrodynamics) e o
algoritmo Marching Cubes. Testes são realizados para averiguar os custos
computacionais envolvidos na geração e renderização da malha da fronteira. / [en] In engineering and special effects for film and television, fluid modeling is frequently
used to simulate natural phenomena, such as fire, explosions, smoke,
water, and air. Basically, this modeling uses mesh-based methods, such as finite
volumes and finite elements, or mesh-free methods based on particles, such as
MPS and SPH. A common question among particle techniques is the problem of
boundary between fluids, since there is no general and satisfactory solution
available. The objective of this work is to propose a new technique for the visualization
of the boundary between fluids using the SPH method (Smoothed-particle
Hydrodynamics) and the Marching Cubes algorithm. Tests are made to investigate
the computational costs involved in the generation and rendering of the
boundary mesh.
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[pt] DESLOCAMENTO DE FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS COMPRESSÍVEIS EM ESPAÇOS ANULARES APLICADOS A CIMENTAÇÃO DE POÇOS / [en] DISPLACEMENT FLOW OF COMPRESSIBLE NON-NEWTONIAN FLUIDS IN ANNULAR GEOMETRIES FOR WELL CEMENTING APPLICATIONSRAFAEL PERALTA MUNIZ MOREIRA 04 January 2024 (has links)
[pt] Esta dissertação investiga escoamentos multifásicos de deslocamento de
fluidos em geometrias anulares envolvidas em operações de cimentação de
poços com fluidos espumados. A cimentação desempenha um papel relevante
na integridade de poços e algumas aplicações requerem pastas leves com alta
resistência à compressão, e o cimento espumado atende a este propósito. Para
modelar adequadamente a complexidade do escoamento - que compreende
comportamento não-newtoniano e elevada compressibilidade - um modelo
tridimensional de dinâmica computacional de fluidos (CFD) foi desenvolvido a
partir do código aberto OpenFOAM. As equações de conservação da massa,
momento e fases são solucionadas em uma geometria anular, considerando o
efeito da pressão na densidade e na reologia dos fluidos, e o método Volume of
Fluid (VoF) foi usado para capturar a interface entre fluidos. Os modelos foram
validados com soluções exatas para escoamento monofásico axissimétrico com
fluidos incompressíveis e compressíveis, e com modelos constitutivos
newtonianos e não-newtonianos. Além disso, simulações multifásicas
estimaram a eficiência de deslocamento do fluido de perfuração pela pasta de
cimento em diferentes condições – constraste de densidade e de viscosidade,
ecentricidade e vazões de bombeio – e com diferentes correlações para a
reologia dos fluidos espumados. Finalmente, simulações de deslocamento com
fluidos com densidade e reologia constante (não-espumados) foram utilizadas
para comparação. Os resultados indicam que a eficiência no deslocamento com
a técnica de cimentação espumada é superior em condições similares e ilustra
que as pastas espumadas são menos suceptíveis a gerarem falhas quanto
condições desafiadoras estão presentes. / [en] This master dissertation investigates multiphase displacement flow in
annular geometries involved in well cementing operations with foamed cement
slurries and spacers. Well cementing plays a relevant role in well integrity and
some applications require combining a low-density cement slurry with high
compressive strength, and foamed cement suits this purpose. To properly model the
displacement complexity involving foamed fluids flow - pressure and temperature
dependent densities and non-Newtonian rheology - a 3-dimensional computational
fluid dynamics (CFD) model was developed from the open-source OpenFOAM
toolbox. The mass, momentum and phase conservation equations are solved in an
annular geometry, taking the effect of pressure in the fluid density and rheology,
and the volume-of-fluid (VoF) method was used to capture the interface between
the fluids. The models were validated using exact solutions for axisymmetric
single-phase flow with incompressible and compressible fluids, and Newtonian and
non-Newtonian constitutive models. Further, multiphase simulations were
performed to estimate the removal efficiency of the drilling fluid by the foamed
cement slurry/spacer in different conditions – density and viscosity contrast,
eccentricities, and flow rate - and with different correlations for the foamed cement
rheological behavior. Finally, the displacement simulations with constant density
and rheology displacing fluids (unfoamed) were performed and used to compare
the results with the foamed displacing fluids. The results indicate that the
displacement efficiency with a foamed cement technique outperforms constant
density lightweight cement slurries with similar conditions and are much less
sensitive to impairment when challenging conditions are present.
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[en] AN ADAPTIVE MESHFREE ADVECTION METHOD FOR TWO-PHASE FLOW PROBLEMS OF INCOMPRESSIBLE AND IMMISCIBLE FLUIDS THROUGH THREEDIMENSIONAL HETEROGENEOUS POROUS MEDIA / [pt] UM MÉTODO MESHFREE ADAPTATIVO DE ADVECÇÃO PARA PROBLEMAS DE FLUXO BIFÁSICO DE FLUIDOS INCOMPRESSÍVEIS E IMISCÍVEIS EM MEIOS POROSOS HETEROGÊNEOS TRIDIMENSIONAISISMAEL ANDRADE PIMENTEL 13 April 2018 (has links)
[pt] Esta tese propõe um método meshfree adaptativo de advecção para problemas de fluxo bifásico de fluidos incompressíveis e imiscíveis em meios porosos heterogêneos tridimensionais. Este método se baseia principalmente na combinação do método Semi-Lagrangeano adaptativo com interpolação local meshfree usando splines poliharmônicas como funções de base radial. O método proposto é uma melhoria e uma extensão do método adaptativo meshfree AMMoC proposto por Iske e Kaser (2005) para modelagem 2D de reservatórios de petróleo. Inicialmente este trabalho propõe um modelo em duas dimensões, contribuindo com uma melhoria significativa no cálculo do Laplaciano, utilizando os métodos meshfree de Hermite e
Kansa. Depois, o método é ampliado para três dimensões (3D) e para um meio poroso heterogêneo. O método proposto é testado com o problema de five spot e os resultados são comparados com os obtidos por sistemas bem conhecidos na indústria de petróleo. / [en] This thesis proposes an adaptive meshfree advection method for two-phase flow problems of incompressible and immiscible fluids through three-dimensional heterogeneous porous media. This method is based mainly on a combination of adaptive semi-Lagrangian method with local meshfree interpolation using polyharmonic splines as radial basis functions. The proposed method is an improvement and extension of the adaptive meshfree advection scheme AMMoC proposed by Iske and Kaser (2005) for 2D oil reservoir modeling. Initially this work proposes a model in two dimensions, contributing to a significant improvement in the calculation of the Laplacian, using the meshfree methods of Hermite and Kansa. Then, the method is extended to three dimensions (3D) and a heterogeneous porous medium. The proposed method is tested with the five spot problem and the results are compared with those obtained by well-known systems in the oil industry.
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