Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Modern engineering increasingly requires the comprehension of phenomena related to
combustion, aeroacustics, turbulence transition, among others. For these purposes the
Computational Fluids Dynamics (CFD) requires the used high order methods. One of these
methods is the Fourier pseudo-spectral method, that provides an excellent numerical
accuracy, and with the use of the Fast Fourier Transform algorithm (FFT), it presents a low
computational cost in comparison to anothers high-order methods. Another important issue is
the projection method of the pression term, which does not require the pressure computation
from the Navier-Stokes equations. The procedure to calculate the pression field is usually the
most onerous in classical methodologies. Nevertheless, the pseudo-spectral method can be
only applied to periodic boundary flows, thus limiting its use. Aiming to solve this restriction, a
new methodology is proposed at the present work, which has the objective of simulating nonperiodic
flows using the Fourier pseudo-spectral method. For this purpose the immersed
boundary method, that represents the boundary conditions through a force field imposed at
Navier-Stokes equations is used. As a test to this new methodology, a classic problem of
Computational Fluid Dynamics, The Lid Driven Cavity was simulated. The obtained results
are promising and demonstrate the possibility to simulating non-periodic flows making use of
the Fourier pseudo-spectral method. / Para compreender fenômenos relacionados à combustão, aeroacústica, transição a
turbulência entre outros, a Dinâmica de Fluídos Computacional (CFD) utiliza os métodos de
alta ordem. Um dos mais conhecidos é o método pseudo-espectral de Fourier, o qual alia:
alta ordem de precisão na resolução das equações, com um baixo custo computacional.
Este está ligado à utilização da FFT e do método da projeção do termo da pressão, o qual
desvincula os cálculos da pressão da resolução das equações de Navier-Stokes. O
procedimento de calcular o campo de pressão, normalmente é o mais oneroso nas
metodologias convencionais. Apesar destas vantagens, o método pseudo-espectral de
Fourier só pode ser utilizado para resolver problemas com condições de contorno
periódicas, limitando o seu uso no campo da dinâmica de fluídos. Visando resolver essa
restrição uma nova metodologia é proposta no presente trabalho, que tem como objetivo
simular escoamentos não-periódicos utilizando o método pseudo-espectral de Fourier. Para
isso, é utilizada a metodologia da Fronteira Imersa, a qual representa as condições de
contorno de um escoamento através de um campo de força imposto nas equações de
Navier-Stokes. Como teste, para essa nova metodologia, foi simulada uma cavidade com
tampa deslizante (Lid Driven Cavity), problema clássico da mecânica de fluídos, que objetiva
validar novas metodologias e códigos computacionais. Os resultados obtidos são
promissores e demostram que é possível simular um escoamento não-periódico com o
método pseudo-espectral de Fourier. / Mestre em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/15021 |
| Date | 06 March 2007 |
| Creators | Mariano, Felipe Pamplona |
| Contributors | Silveira Neto, Aristeu da, Silva, Luís Fernando Figueira da, Dantas, Márcio José Horta |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, application/zip |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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