[pt] O trabalho desenvolveu uma metodologia de solução numérica de escoamentos em
geometrias complexas, numa formulação incompressível e bi-dimensional. As equações
de conservação são discretizas com o emprego da técnica de volumes finitos em
coordenadas não ortogonais. Esta técnica mapeia o espaço real num espaço transformado,
no qual as fronteiras do domínio de cálculo coincidem com as fronteiras do domínio físico.
Os componentes contravariantes da velocidade foram empregados como variáveis
dependentes nas equações de conservação de quantidade de movimento. Estas equações foram
obtidas em coordenadas não ortogonais pela manipulação algébrica das equações
discretizadas para os componentes cartesianos. Este procedimento, que emprega um sistema
de coordenadas auxiliar fixo localmente, evita o surgimento dos diversos
termos oriundos da curvutura e da não ortogonalidade da malha, que seriam obtidos caso
fosse empregada a análise tensorial para a derivação destas equações.
O ocoplamento pressão-velocidade é feito utilizando SIMPLEC. O
conjunto de equações algébricas resultante é resolvido por um
esquema de solução segregado, no qual é empregado um esquema de solução
linha-a-a linha(TDMA), com um processo de correção por blocos para acelerar
a convergência.
A metodologia desenvolvida foi utilizada para solução de diversos
problemas visando analisar o seu desempenho. Foram estudados
os seguintes casos-escoamento laminar entre dois cilindros, convecção natural entre dois cilidros
excêntricos, escoamento induzido numa cavidade trapezoidal pelo
movimento de suas bases, escoamento laminar num canal, escoamento axi-simétrico
num duto com estrangulamento.Tendo em vista os bons resultados obtidos
para testes, pode-se concluir que as opções realizadas para a confeção do esquema
desenvolvido foram corretas, pois geraram um algoritimo efeciente
e versátil. / [en] A solution method for bi-dimensional incompressibible fluid flow
problems in complex geometrics is developed in this work. The method
solves the conservation equations in nonorthogonal coordinate system
using the finite volumes technique.
The contravariant velocities are kept as dependent variables in the
momentum equations. These equations are obtained by an algebric
manipulation of the discretization equations written in locally fixed
coordinate system. This producedure avoids the treatment of the extra terms
if the discretization equations for the curvilinear velocities are obtained
in the conventional manner. The coupling of pressure and velocities are performed
by the SIMPLEC algorithm. The set of algebric equations are solved
using an iterative method in conjunction with coefficient update
for linerization. In the computer implementation of the proposed scheme
a line-by-line algorithm (TDMA) has been employed with a block
corretion procedure to enhance the convergence.
The method is tested by solving a variety of problems. The problems
include-flow between two concentric rotating cylinders, natural convection
in an eccentric annuli, driven flow in a trapezoidal cavity
with moving lids, laminar flow in a channel, exismetric flow in
duct with reduced cross section and laminar and turbulent flow
through a tube with an axisimetric constriction. The objetive of these tests
is to establish the validity of the proposed scheme and demonstrate
its applicability to a wide variety of problems.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:18621 |
| Date | 03 November 2011 |
| Creators | LUIS FERNANDO GONCALVES PIRES |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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