Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Estágio realizado na EDP e orientado pelo Engº Pedro Manuel Alves Neves Pinto / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Mecânica, sob a orientação dos Prof. Doutores António Restivo e José Laginha Palma

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Submitted by AMAURI GABRIEL DE JESUS JUNIOR null (engcomp.amauri@gmail.com) on 2016-04-26T22:38:30Z No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 2768291 bytes, checksum: 95f3a5b55640c18b626bd655f9d741ed (MD5) / Rejected by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-28T20:45:50Z (GMT) / Submitted by AMAURI GABRIEL DE JESUS JUNIOR null (engcomp.amauri@gmail.com) on 2016-04-29T13:43:21Z No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 2771977 bytes, checksum: 4fbc89c116e007f08725eca70f97172a (MD5) / Rejected by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: A versão final da dissertação deve ser submetida no formato PDF (Portable Document Format) e o arquivo não deve estar protegido. Por favor, corrija o arquivo PDF e realize uma nova submissão com o arquivo desprotegido. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-29T17:34:45Z (GMT) / Submitted by AMAURI GABRIEL DE JESUS JUNIOR null (engcomp.amauri@gmail.com) on 2016-05-05T22:21:23Z No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 2771977 bytes, checksum: 4fbc89c116e007f08725eca70f97172a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-05-09T20:13:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jesusjunior_ag_me_prud.pdf: 2771977 bytes, checksum: 4fbc89c116e007f08725eca70f97172a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T20:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jesusjunior_ag_me_prud.pdf: 2771977 bytes, checksum: 4fbc89c116e007f08725eca70f97172a (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esse trabalho apresenta um estudo sobre técnicas de reinicialização para métodos level-set com aplicação em escoamentos de fluidos. O transporte da interface é feito com um método WENO de quinta ordem para as derivadas espaciais, e um Runge-Kutta de terceira ordem para a derivada temporal. Utilizamos malha uniforme, no contexto de diferenças finitas, e nos limitamos a estudar casos bidimensionais. Após o estudo da advecção da interface, apresentamos duas técnicas de reinicialização para restaurar a propriedade de função distância da função level-set sem, que haja perda de massa. A primeira das técnicas consiste na resolução de uma equação diferencial parcial, e a outra é puramente geométrica. Utilizando as Equações de Navier-Stokes, estudamos duas técnicas para o cálculo da força devido à tensão superficial: CSF e SSF. Apresentamos testes numéricos com velocidade prescrita para verificar as duas técnicas de reinicialização, e resolvemos problemas de escoamentos bifásicos com tensão superficial para verificar como as duas técnicas de reinicialização se comportam nesse tipo de problema. / This work presents a study about redistancing schemes for level-set methods with applications in fluid flow. The transport of the interface is performed with a fifth order WENO scheme combined with a third order accurate Runge-Kutta method. After the advection of the interface, we analise two redistancing methods to restore the distance function property of the level-set function. The first method consists in the solution of a partial differential equation, while the other is fully geometric. Using the Navier-Stokes equations, we study two different techniques for the calculation of the surface tension force: CSF and SSF. In order to numerically verify the two redistancing schemes, we present tests with prescribed velocity field. Finally, we apply the redistancing techniques for solving biphase fluid flows in the presence of the surface tension.

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-09T14:06:25Z No. of bitstreams: 2 MScThesis_BrunoLuna_2012_ComFichaCatalografica.pdf: 5190909 bytes, checksum: 000b07a9018b924b98112b80c311e180 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-09T14:06:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 MScThesis_BrunoLuna_2012_ComFichaCatalografica.pdf: 5190909 bytes, checksum: 000b07a9018b924b98112b80c311e180 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / A simulação de escoamentos multifásicos em meios porosos impõe vários desafios de ordem numérica devido a uma série de fatores, como os meios altamente anisotrópicos e heterogêneos tratados neste tipo de análise, as Equações Diferencias Parciais (EDP) de natureza acoplada elíptica-hiperbólica que descrevem o fenômeno, entre outros. Uma vez definidas as formulações matemáticas e numéricas a serem utilizadas para modelar adequadamente o escoamento, encontra-se outra dificuldade na codificação destes métodos, já que, usualmente, despende-se um tempo considerável para o desenvolvimento de programas de computador que implementem formulações para casos gerais ou complexos. Este trabalho apresenta a implementação de um software criado utilizando a linguagem Python e a ferramenta computacional FEniCS para a geração automática de código de baixo-nível em C++ aplicado na solução numérica de escoamentos mono- e bifásicos em meios porosos usando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Foram testados o MEF de Galerkin e o Método dos Elementos Finitos Mistos (MEFM) para a solução da equação da pressão (pressão e velocidade no caso do MEFM) e o MEF com estabilização via Streamline Upwind Petrov Galerkin (SUPG) e operador de captura de choque para a equação da saturação. Para a solução do sistema de equações lineares provenientes do MEF de Galerkin foram utilizadas técnicas de aceleração de convergência via Método Multigrid Algébrico (AMG). Os métodos descritos neste trabalho são gerais o suficiente para lidar com problemas tridimensionais, heterogêneos e anisotrópicos. Exemplos são apresentados e resultados discutidos para problemas uni- e bidimensionais com domínios homogêneos e heterogêneos com tensores de permeabilidade iso- e anisotrópicos. A comparação favorável dos resultados obtidos com soluções analíticas e referências da literatura demonstra o potencial da ferramenta desenvolvida para a simulação de escoamentos em meios porosos.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2200_1.pdf: 3483266 bytes, checksum: 0d472243920d1475cdaf087ecf5baea4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para simulação numérica de problemas de escoamentos fluidos compressíveis para três dimensões, utilizando como ponto de partida a ferramenta computacional desenvolvida por LYRA (1994) que, no caso, tratava problemas de escoamentos fluidos em domínios bidimensionais. Para o desenvolvimento desta ferramenta foi adotada uma discretização espacial utilizando o método dos elementos finitos com estrutura de dados baseada nas arestas dos elementos, e com o domínio sendo discretizado por uma malha de tetraedros. As equações de Euler são as equações que regem os fenômenos estudados neste trabalho. Para o desenvolvimento desta ferramenta foi utilizado o método de elementos finitos do tipo Galerkin, e este leva a soluções oscilatórias e instáveis em problemas hiperbólicos, por tratar-se de uma aproximação centrada do termo convectivo. Assim, herdando as técnicas de discretização tipo Upwind originadas do método das diferenças finitas e amplamente utilizadas no método dos volumes finitos, utilizou-se para estabilização a discretização tipo Upwind de primeira ordem de Roe, e posteriormente de MUSCL/LED (Monotonic Upstream-centered Schemes for Conservations Laws Local Extremum Diminishing) com funções limitadoras para estabilização de ordem superior e captura de choques sem oscilações e de forma acurada. É importante frisar que para a geração das malhas tetraédricas adotadas nas simulações utilizou-se o programa Gmsh. A estrutura de dados baseada em arestas demanda o cálculo de alguns coeficientes, que não são fornecidos por geradores de malhas convencionais. Assim, foi necessário desenvolver um pré-processador utilizando a linguagem C++, baseado no pacote de gerenciamento de malhas FMDB (Flexible Distributed Mesh Database) e programas em Matlab ou Octave para finalização do cálculo destes coeficientes. Este préprocessador foi desenvolvido separadamente do programa principal pelo motivo de que os coeficientes dependem apenas da geometria da malha e sendo assim, é executado uma única vez para cada malha. A linguagem computacional utilizada para o desenvolvimento do programa principal foi FORTRAN 90, a qual possibilitou uma melhor estruturação e modularidade quando comparados com o FORTRAN 77. Para a visualização dos resultados obtidos utilizaram-se os programas VisIt e ParaView. Por fim, alguns testes numéricos foram realizados e confrontados com resultados encontrados na literatura