Orientador: Messias Meneguette Junior / Banca: Gilcilene Sanchez de Paulo / Banca: Afonso Paiva Neto / Resumo: Atualmente, devido ao grande avanço tecnológico o uso dos métodos de partículas vêm ganhando espaço nas simulações de escoamento de fluido. O primeiro método de partículas a ser desenvolvido foi o Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) que se mostrou bastante eficiente para problemas de escoamento compressível, mas ineficiente para escoamento incompressível. Desta forma, surgiu algumas estratégias para resolver problemas de escoamento incompressível como o Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) e o Moving Particle Semi-Implicit (MPS); em ambos os métodos a pressão é atualizada por um equação de Poisson. Portanto para obter uma boa aproximação das equações de Navier-Stokes é necessário antes ter uma boa aproximação da equação de Poisson. Neste trabalho são abordados os métodos de partículas Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) e Moving Particle Semi-Implicit (MPS). A discretização dos operadores diferenciais por esses métodos é feita por meio da aproximação do núcleo e também por partículas. Um estudo comparativo entre discretização foram efetuadas. Afim de saber se os parâmetros utilizados na literatura dos métodos de partículas SPH e MPS dão uma boa solução para equação de Poisson foram realizados vários testes variando os parâmetros com e sem o tratamento de fronteira. Neste trabalho também foi proposta uma estratégia para resolver o problema de oscilação na solução da equação de advecção com descontinuidade nas condições iniciais e os resultados foram bem satisfatório / Abstract: Currently, due to the technological advances the use of particle methods is gaining ground in the simulations of fluid flow. The first particle method to be developed was the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) that was very efficient for compressible flow problems, but inefficient for incompressible ones. Thus, there was some strategy to solve incompressible flow problems as the incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) and the Moving Particle Semi-Implicit (MPS); in both methods the pressure is updated by a Poisson equation. For an approximation of the Navier-Stokes equations it is first needed a good approximation for the Poisson equation. This paper discusses the following particles methods: Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) and Moving Particle Semi-Implicit (MPS). The discretization of differential operators by these methods is done through the approximation of the kernel and also by particles. A comparative study of different discretizations were made. In order to know if the parameters used in the literature for the SPH and MPS methods provide a good solution for Poisson equation, have been performed several tests by varying the parameters with and without the borders treatment. This work also proposed a strategy to solve the oscillation problem in advection equation with discontinuity in the initial conditions and the results were very satisfactory / Mestre

Made available in DSpace on 2015-10-06T13:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-10. Added 1 bitstream(s) on 2015-10-06T13:18:15Z : No. of bitstreams: 1 000848940.pdf: 4985364 bytes, checksum: 5b8016285090b64d483414e2f84d7aa1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente, devido ao grande avanço tecnológico o uso dos métodos de partículas vêm ganhando espaço nas simulações de escoamento de fluido. O primeiro método de partículas a ser desenvolvido foi o Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) que se mostrou bastante eficiente para problemas de escoamento compressível, mas ineficiente para escoamento incompressível. Desta forma, surgiu algumas estratégias para resolver problemas de escoamento incompressível como o Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) e o Moving Particle Semi-Implicit (MPS); em ambos os métodos a pressão é atualizada por um equação de Poisson. Portanto para obter uma boa aproximação das equações de Navier-Stokes é necessário antes ter uma boa aproximação da equação de Poisson. Neste trabalho são abordados os métodos de partículas Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) e Moving Particle Semi-Implicit (MPS). A discretização dos operadores diferenciais por esses métodos é feita por meio da aproximação do núcleo e também por partículas. Um estudo comparativo entre discretização foram efetuadas. Afim de saber se os parâmetros utilizados na literatura dos métodos de partículas SPH e MPS dão uma boa solução para equação de Poisson foram realizados vários testes variando os parâmetros com e sem o tratamento de fronteira. Neste trabalho também foi proposta uma estratégia para resolver o problema de oscilação na solução da equação de advecção com descontinuidade nas condições iniciais e os resultados foram bem satisfatório / Currently, due to the technological advances the use of particle methods is gaining ground in the simulations of fluid flow. The first particle method to be developed was the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) that was very efficient for compressible flow problems, but inefficient for incompressible ones. Thus, there was some strategy to solve incompressible flow problems as the incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) and the Moving Particle Semi-Implicit (MPS); in both methods the pressure is updated by a Poisson equation. For an approximation of the Navier-Stokes equations it is first needed a good approximation for the Poisson equation. This paper discusses the following particles methods: Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) and Moving Particle Semi-Implicit (MPS). The discretization of differential operators by these methods is done through the approximation of the kernel and also by particles. A comparative study of different discretizations were made. In order to know if the parameters used in the literature for the SPH and MPS methods provide a good solution for Poisson equation, have been performed several tests by varying the parameters with and without the borders treatment. This work also proposed a strategy to solve the oscillation problem in advection equation with discontinuity in the initial conditions and the results were very satisfactory

Orientador: Wei-liang Qian / Banca: Marcelo Batista Hott / Banca: Julio Marny Hoff da Silva / Banca: Sandra dos Santos Padula / Banca: Otávio Socolowski Junior / Resumo: Os fenômenos físicos envolvidos em colisões relativísticas de íons pesados foram estudados utilizando o código hidrodinâmico NeXSPheRIO, com condições iniciais flutuantes evento a evento, caracterizado por tubos de fluxo longitudinais de altas energias. Foram realizadas análises para o espectro de hádrons em função dos momentos transversais pelos cálculos das distribuições de partículas em sete janelas de centralidade de colisão, de acordo com dados publicados pela Colaboração STAR. A coletividade da matéria nuclear formada durante as colisões foi investigada em termos de correlações azimutais entre hádrons. Verificou-se que as estruturas da correlação dependem do momento transversal e da centralidade. Tais estruturas são atribuídas à interação entre um fundo dependente da centralidade e as flutuações de evento a evento na multiplicidade. Como resultado, as correlações observadas são apresentadas por um duplo pico na região do away-side que mudam continuamente para um pico único sob certas circunstâncias. Em termos do modelo do tubo periférico, o fundo é dominado pelo fluxo elíptico que aumenta com a descentralização. Pelos cálculos numéricos, a anisotropia do sistema é estudada quanto aos coeficientes de fluxo harmônico até a quarta ordem, de acordo com os dados da colaboração PHENIX. A anisotropia do fundo contribui para as correlações entre hádrons e pôde ser avaliada pelo método ZYAM. Após sua subtração na produção do sinal de correlação próprio, a estrutura de correlação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The physical phenomena involved in relativistic heavy-ion collisions were studied using a hydrodynamic code, NeXSPheRIO, with event-by-event fluctuating initial conditions featured by high-energy longitudinal flux tubes. Analyses were carried out for hadron spectrum as a function of the transverse momentum by the calculations of particle distributions in seven collision centrality windows, according to the data published by the STAR Collaboration. Also, the collectivity of the nuclear matter formed during the collisions was investigated in terms of dihadron azimuthal correlations. The correlation structures were found to be dependent on the transverse momentum and centrality. They are attributed to the interplay between the centrality dependent background and the eventby-event multiplicity fluctuations. As a result, the observed correlations are featured by a double-peak in the away-side region that continuously change to a single peak under certain circumstances. In terms of the peripheral tube model, the background is dominated by the elliptic flow which increases with decreasing centrality. By numerical calculations, the anisotropy of the system is studied regarding the harmonic flow coefficients up to fourth order, in accordance with the existing RHIC data. The background anisotropy contributes to the dihadron correlations, and can be evaluated by the ZYAM method. After it is subtracted from the proper correlation yields, the resultant correlation structure is a function ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor