[pt] Este trabalho propõe um método numérico de solução de escoamentos
de fluidos compressíveis e incompressíveis a qualquer número
de Mach em geometrias irregulares. Um sistema bidimensional de coordenadas
curvilíneas não-ortogonais,coincidentes com os contornos físicos
é utilizado. Os componentes cartesianos de velocidade são usados
nas equações da quantidade de movimento e os covariantes na equação
da continuidade.
Seleciona-se a técnica de volumes finitos para discretizar as equações
de conservação relacionadas aos princípios físicos, em regime permanente
devido esta preservar a propriedade conservativa das equações e a sua con
sistência física no processo numérico.
Adota-se a configuração de malha co-localizada, avaliando-se todas
as variáveis dependentes nos pontos centrais dos volumes são avaliados
com esquemas Power-Law e Quick. Especial atenção é dada ao tratamento numérico
das condições de contorno.
O problema do acoplamento massa específica-pressão-velocidade
é solucionado usando-se uma combinação das equações da continuidade, de quantidade
de movimento linear e de uma equação de estado, gerando duas equações de correção
da pressão. A primeira corrige a massa específica e a pressão, a segunda, o fluxo
de massa e a velocidade. Propõe-se uma modificação da equação da correção da velocidade
usando um termo de compensação do erro obtido na sua avaliação
a fim de acelerar a convergência. Utilizam-se vários tipos de interpolação
da massa específica na face, para minimizar as atenuações das variáveis, causadas pela falsa
difusão.
Para a solução das equações algébricas resultantes usa-se o algoritmo
TDMA linha por linha e um processo de correção por blocos para acelerar
a convergência.
O método proposto é verificado em seis problemas testes, através da comparação
com os resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura. / [en] The present work consists in the development of a numerical method
of solution of compressible and incompressible fluid flow for all
speed in iregular geometries. A boundary-fitted two-dimensional
nonorthogonal curvilinear coordinate systeam is utilized. The cartesian
velocity components are the dependent variables in the momentum
equations and covariant velocity components are used in the continuity
equation.
The finite-volume technique was selected to discretuze the steady-state
physical phenomenon conservation equations, since this method keeps the conservative
property of the equations and its physical consistency in the numerical
process. A nonstaggered grid was employed, and all dependent variables
are evaluated at the cell center points, which divides the physical
domain. The convection-diffusion fluxes at the control volumes
faces are evaluated with the Power Law and Quick shemes. Special
attention is paid to the numerical treatment of boundary conditions.
The problem of velocity-pressure-density coupling is solved
using a combination of continuity, momentum equations and state equation
resulting in two pressure correction equations. The first equation
corrects the density and the pressure, the second equation corrects
the mass flux and the velocity. A modification in the velocity correction
equations is proposed using a compensationterm to accelerate the convergence. Several
types of interpolation of the face density are used to reduce variable atenuations, caused
by false diffusion.
For the solution of the resulting algebric equations,the line-by-line TDMA algorith is used
as well as a block-correction method to accelerate the convergence.
The proposed method is verified on six test problems,by comparing the present
results with analytical and numerical results avaiable in the
literature.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:18648 |
| Date | 10 November 2011 |
| Creators | ERNESTO RIBEIRO RONZANI |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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