Um algoritmo, com velocidade e pressão como variáveis primárias e com condição de Neumann para a pressão, visando analisar escoamentos incompressíveis e aplicado ao estudo do problema da cavidade, é apresentado neste trabalho. São utilizados métodos em diferenças central, up-wind e semi-lagrangeano e formulados matricialmente. O campo da pressão é atualizado de maneira direta, através da equação de Poisson, e inicializado por mínimos quadrados. Simulações são feitas com variados números de Reynolds, obtendo-se o deslocamento do vórtice central e a aparição de vórtices secundários e terciários. / An algorithm with velocity and pressure as primary unknowns and with Neumann pressure boundary condition, to analyse incompressible ows is presented in this work, and it is applied to study the driven cavity ow. Central, up-wind and semi-lagrangean nite di erences schemes, formulated in matrix terms, are employed. The pressure eld is updated directly from Poisson's equation and initialized by least-squares. Simulations with several Reynolds numbers are made, obtaining the displacement of the central vortex as well as the development of secondary and terciary vortices.

Um algoritmo, com velocidade e pressão como variáveis primárias e com condição de Neumann para a pressão, visando analisar escoamentos incompressíveis e aplicado ao estudo do problema da cavidade, é apresentado neste trabalho. São utilizados métodos em diferenças central, up-wind e semi-lagrangeano e formulados matricialmente. O campo da pressão é atualizado de maneira direta, através da equação de Poisson, e inicializado por mínimos quadrados. Simulações são feitas com variados números de Reynolds, obtendo-se o deslocamento do vórtice central e a aparição de vórtices secundários e terciários. / An algorithm with velocity and pressure as primary unknowns and with Neumann pressure boundary condition, to analyse incompressible ows is presented in this work, and it is applied to study the driven cavity ow. Central, up-wind and semi-lagrangean nite di erences schemes, formulated in matrix terms, are employed. The pressure eld is updated directly from Poisson's equation and initialized by least-squares. Simulations with several Reynolds numbers are made, obtaining the displacement of the central vortex as well as the development of secondary and terciary vortices.

Um algoritmo, com velocidade e pressão como variáveis primárias e com condição de Neumann para a pressão, visando analisar escoamentos incompressíveis e aplicado ao estudo do problema da cavidade, é apresentado neste trabalho. São utilizados métodos em diferenças central, up-wind e semi-lagrangeano e formulados matricialmente. O campo da pressão é atualizado de maneira direta, através da equação de Poisson, e inicializado por mínimos quadrados. Simulações são feitas com variados números de Reynolds, obtendo-se o deslocamento do vórtice central e a aparição de vórtices secundários e terciários. / An algorithm with velocity and pressure as primary unknowns and with Neumann pressure boundary condition, to analyse incompressible ows is presented in this work, and it is applied to study the driven cavity ow. Central, up-wind and semi-lagrangean nite di erences schemes, formulated in matrix terms, are employed. The pressure eld is updated directly from Poisson's equation and initialized by least-squares. Simulations with several Reynolds numbers are made, obtaining the displacement of the central vortex as well as the development of secondary and terciary vortices.

No presente trabalho é feito um estudo do escoamento incompressível sobre corpos rombudos planos, através de modelos simples que descrevem os parâmetros importantes deste escoamento. Com base na equação da conservação da energia é desenvolvido um modelo para o escoamento médio na região de formação. O acoplamento deste modelo com a teoria da linha de corrente livre permite a determinação teórica dos coeficientes médios de arrasto e pressão na base de alguns corpos rombustos. Para generalizar os resultados acima, foi desenvolvido um método numérico para a solução do modelo da linha de corrente livre. Analisando-se o escoamento sobre um corpo rombudo com placa divisória ("splitter plate"), mostra-se a importancia do comprimento da região de formação na determinação teórica dos coeficientes médios de arrasto e pressão na base. Observa-se também, que o comprimento acima pode modelar, de uma forma indireta, a influência da forma da base dos obstáculos (parte do corpo imersa na esteira). Uma análise paramétrica dos dados experimentais de diversos corpos rombudos planos resultou em um novo número adimensional que descreve a similaridade entre as esteiras. Este parâmetro adimensional é utilizado na formulação de um método empírico para a correção de resultados experimentais, de modo a retirar os efeitos causados pela interferência das paredes de um túnel. Com a teoria da avenida de vórtices de von Karman ("Karman vortex street") e com o critério de estabilidade de Kronauer, determinam-se os parâmetros que caracterizam a esteira de diversos corpos rombudos, verificando-se boa concordância entre teoria e experiência.

No presente trabalho, o efeito da razão de bloqueio nos parâmetros (coeficiente de pressão na base, os coeficientes de arrasto, sustentação, e momento, comprimento da região de formação, numero de Strouhal e largura de esteira media no final da região deformação) do escoamento plano sobre corpos rombudos e analisado.Foram ensaiadas quatro geometrias diferentes (cunha, cilindro circular, placa plana e aerofólio NACA 0012), para três razoes de bloqueio a dois números de Reynolds cada. Os principais pontos contidos neste trabalho são: (i) Uma nova técnica experimental para o estudo da configuração da esteira próxima e apresentada. (ii) São verificadas relações empíricas apresentadas em outros trabalhos, para geometrias especificas, que mostraram-se independentes do bloqueio no intuito de verificar se as mesmas podem ter um caráter genérico. (iii) E apresentado um novo parâmetro que relaciona o comprimento da região de formação com o numero de Strouhal, em função da razão do bloqueio. (iv) O método para correção do efeito de bloqueio recentemente apresentado por Girardi e testado para as geometrias presentes. (v) Observou-se também que o bloqueio influi diretamente na estrutura da esteira próxima de um corpo rombudo, aparentemente modificando sua topologia.

Desde a antigüidade a medição do escoamento dos fluidos tem sido uma marca de nossa civilização, ajudando a predizer a fertilidade das terras e o consumo d’água em fontes e aquedutos. Nos nossos dias, a área de medição de fluxo está bem estabelecida e ainda desperta grande interesse nas linhas de pesquisa da mecânica dos fluidos experimental e computacional. Em particular, o estudo da medição de fluxo com elementos intrusivos, tais como placas de orifício, é de grande interesse dado o preço baixo do medidor, e sua boa precisão quando comparada à sua simplicidade de instalação e manutenção. Esta dissertação tem como objetivo o estudo da aplicação de elementos finitos aos escoamentos de fluidos viscosos - via aproximação clássica de Galerkin e Galerkin/mínimos-quadrados (GLS) – com particular ênfase na aproximação das equações de Navier-Stokes incompressível no escoamento newtoniano através de um canal obstruído por uma placa de orifício. Inicialmente, são apresentadas as dificuldades do método de Galerkin clássico na aproximação de escoamentos incompressíveis; ou seja, através da simulação de escoamentos viscosos bem conhecidos - como o escoamento no interior de uma cavidade e através de uma expansão súbita - fica evidenciada a restrição imposta pela condição de Babuška-Brezzi quando da escolha dos subespaços aproximantes do campo de velocidade e pressão Como alternativa às patologias do método de Galerkin clássico, esta dissertação emprega a metodologia de Galerkin/mínimos-quadrados na simulação acima mencionada da placa de orifício, a qual permite o uso de elementos de igual-ordem para aproximar velocidade e pressão e capturar de maneira estável escoamentos sujeitos a altos números de Reynolds. Os testes computacionais realizados se apresentaram fisicamente realistas quando comparados com a literatura e dados experimentais, sendo todos desenvolvidos no Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Desde a antigüidade a medição do escoamento dos fluidos tem sido uma marca de nossa civilização, ajudando a predizer a fertilidade das terras e o consumo d’água em fontes e aquedutos. Nos nossos dias, a área de medição de fluxo está bem estabelecida e ainda desperta grande interesse nas linhas de pesquisa da mecânica dos fluidos experimental e computacional. Em particular, o estudo da medição de fluxo com elementos intrusivos, tais como placas de orifício, é de grande interesse dado o preço baixo do medidor, e sua boa precisão quando comparada à sua simplicidade de instalação e manutenção. Esta dissertação tem como objetivo o estudo da aplicação de elementos finitos aos escoamentos de fluidos viscosos - via aproximação clássica de Galerkin e Galerkin/mínimos-quadrados (GLS) – com particular ênfase na aproximação das equações de Navier-Stokes incompressível no escoamento newtoniano através de um canal obstruído por uma placa de orifício. Inicialmente, são apresentadas as dificuldades do método de Galerkin clássico na aproximação de escoamentos incompressíveis; ou seja, através da simulação de escoamentos viscosos bem conhecidos - como o escoamento no interior de uma cavidade e através de uma expansão súbita - fica evidenciada a restrição imposta pela condição de Babuška-Brezzi quando da escolha dos subespaços aproximantes do campo de velocidade e pressão Como alternativa às patologias do método de Galerkin clássico, esta dissertação emprega a metodologia de Galerkin/mínimos-quadrados na simulação acima mencionada da placa de orifício, a qual permite o uso de elementos de igual-ordem para aproximar velocidade e pressão e capturar de maneira estável escoamentos sujeitos a altos números de Reynolds. Os testes computacionais realizados se apresentaram fisicamente realistas quando comparados com a literatura e dados experimentais, sendo todos desenvolvidos no Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Desde a antigüidade a medição do escoamento dos fluidos tem sido uma marca de nossa civilização, ajudando a predizer a fertilidade das terras e o consumo d’água em fontes e aquedutos. Nos nossos dias, a área de medição de fluxo está bem estabelecida e ainda desperta grande interesse nas linhas de pesquisa da mecânica dos fluidos experimental e computacional. Em particular, o estudo da medição de fluxo com elementos intrusivos, tais como placas de orifício, é de grande interesse dado o preço baixo do medidor, e sua boa precisão quando comparada à sua simplicidade de instalação e manutenção. Esta dissertação tem como objetivo o estudo da aplicação de elementos finitos aos escoamentos de fluidos viscosos - via aproximação clássica de Galerkin e Galerkin/mínimos-quadrados (GLS) – com particular ênfase na aproximação das equações de Navier-Stokes incompressível no escoamento newtoniano através de um canal obstruído por uma placa de orifício. Inicialmente, são apresentadas as dificuldades do método de Galerkin clássico na aproximação de escoamentos incompressíveis; ou seja, através da simulação de escoamentos viscosos bem conhecidos - como o escoamento no interior de uma cavidade e através de uma expansão súbita - fica evidenciada a restrição imposta pela condição de Babuška-Brezzi quando da escolha dos subespaços aproximantes do campo de velocidade e pressão Como alternativa às patologias do método de Galerkin clássico, esta dissertação emprega a metodologia de Galerkin/mínimos-quadrados na simulação acima mencionada da placa de orifício, a qual permite o uso de elementos de igual-ordem para aproximar velocidade e pressão e capturar de maneira estável escoamentos sujeitos a altos números de Reynolds. Os testes computacionais realizados se apresentaram fisicamente realistas quando comparados com a literatura e dados experimentais, sendo todos desenvolvidos no Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Esta dissertação tem por objetivo simular o escoamento pulsátil de sangue em artéria humana variando-se o grau de estenose (obstrução) e a freqüência do pulso de entrada. O escoamento será modelado resolvendo-se o sistema de equações de continuidade e Navier-Stokes, em regime laminar, com um sistema de coordenadas axisimétrico. O método de volumes finitos é utilizado para a discretização do domínio, com uma formulação acoplada para o cálculo dos campos de pressão e velocidade. São desenvolvidas subrotinas em linguagem C para incorporar a condição de contorno de velocidade oscilatória na entrada da artéria, e compiladas no programa Fluent como UDFs (User Defined Function). Para a simulação com o modelo de viscosidade de Casson, será implementada uma UDF, enquanto o modelo Newtoniano utiliza um valor de viscosidade constante. Serão testados três números de Womersley: baixo (Wo = 4), moderado (Wo = 8) e alto (Wo = 12), o que implica em redução dos períodos, com rápidas acelerações e desacelerações à medida que o número de Womersley cresce. Além disso, varia-se o grau de obstrução da artéria (25%, 50% e 75%), com o objetivo de verificar em que condições os modelos de viscosidade Newtoniano e Casson produzem respostas similares. São obtidos resultados para (i) as linhas de corrente no interior do domínio, (ii) contornos e distribuição de velocidade axial bem como (iii) perfis da tensão de cisalhamento ao longo da parede da artéria. Os resultados permitem concluir que a aproximação entre os modelos de viscosidade Newtoniano e Casson ocorre para alto valor de número de Womersley (Wo = 12) e obstrução de 75%.

Este trabalho apresenta resultados numéricos para o escoamento incompressível axial laminar em feixes de barras. Para discretização das equações de transporte é empregado o método de volume-de-controle aplicado a um sistema de coordenadas generalizadas. Os resultados reproduzem primeiramente o escoamento em dutos de várias formas através do mapeamento do campo físico (X,Y) no domínio computacional (n). Soluções numéricas e analíticas são comparadas com a finalidade de se qualificar o programa computacional desenvolvido. Em seguida, são mostradas soluções para o escoamento em feixes de barras dispostos em arranjos triangular e quadrado. Também nestes casos os resultados apresentam concordância satisfatória com soluções analíticas existentes.