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Previous issue date: 2016-09-19 / The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian and meshless method for discretization of fluid equations. It has been used to fluid simulation in many areas of engineering and applied sciences. This method discretizes the Navier-Stokes equations using a particle system and interpolation theory.
In this context, we developed a variational integrator to SPH, using the generalized midpoint rule and fixed point method. Then, we elaborate a implementation of SPH to simulate a quasi-incompressible fluid under influence of disks that rotates with constant angular velocity (N-roll mill setup). The obtained flow patterns are analyzed using Morse and Catastrophe theories. Finally, the two aforementioned works show us the necessity of techniques for comparing fluid simulations. Hence, we developed a framework to generate a visual summary of a computation fluid simulations by adapting techniques of video summary areas.
As contribution of this thesis we highlight that the variational integrator has the property of linear momentum conservation being easier to implement than counterpart ones. Also, we emphasize the methodology to analyze the critical points generated by the original implementation of N-roll mill setup using SPH. Besides, the pioneer adaptation of techniques in video summarization, for computation fluid dynamics, allows to capture a detailed picture of important segments of the fluid for both comparison and analysis of the flows. / O método lagrangiano Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) não utiliza malha subjacente para discretização de equações de fluidos e vêm sendo usado para simulações em diversas áreas do conhecimento. Esse método discretiza as equações de Navier-Stokes usando um sistema de partículas e a teoria de interpolação.
Neste contexto, desenvolvemos um integrador variacional para o SPH, utilizando a regra do ponto médio generalizada e o método do ponto fixo. Em seguida, elaboramos uma implementação do SPH para simular um fluido quase-incompressível sob a influência de discos que giram com velocidades angulares constantes (\textit{N-roll mill}), denominado nessa tese de problema de N-rolos, e desenvolvemos uma metodologia para analisar os padrões de fluxos gerados. Para esta análise utilizamos a teoria de Morse e a teoria de Catástrofes de René Thom. Finalmente, os dois trabalhos citados nos mostram a necessidade e carência de técnicas para comparação e análise de fluidos. Logo, desenvolvemos um arcabouço para produção de sumários da simulação, adaptando técnicas da área de sumários de vídeo.
Como contribuições da tese destacamos que o integrador variacional desenvolvido apresenta facilidade de implementação em relação a esquemas tradicionais e com conservação de momento linear. Destacamos também a metodologia para análise de pontos críticos gerados pela implementação original do problema de N-rolos usando o SPH, bem como a adaptação pioneira de técnicas de sumarização de vídeo para análise de fluidos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede-server.lncc.br:tede/240 |
| Date | 19 September 2016 |
| Creators | Silva, Leandro Tavares da |
| Contributors | Giraldi, Gilson Antonio, Javier Blanco, Pablo, Portugal, Renato, Sphaier, Sergio Hamilton, Marroquim, Ricardo Guerra |
| Publisher | Laboratório Nacional de Computação Científica, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, LNCC, Brasil, Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC, instname:Laboratório Nacional de Computação Científica, instacron:LNCC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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