[pt] Este trabalho apresenta um método numérico para solução de escoamentos bidimensionais de fluidos incompressíveis e imiscíveis com presença de interfaces. As equações de conservação são discretizadas através do método de volumes finitos. A modelagem de interface se baseia no método VOF, em que a quantidade relativa de um dos fluidos em cada volume de volume de controle é descrita por uma variável, aqui denominada saturação. Conhecida a distribuição desta variável, é possível a reconstrução da interface quando necessário.
A principal particularidade do presente trabalho é que a reconstrução da interface leva em conta seu ângulo de inclinação dentro de cada volume de controle. Isto permite que a advecção da interface se realize com maior precisão do que normalmente se encontra nos trabalhos desenvolvidos a partir do método VOF. Este ângulo de inclinação é obtido partir das saturações da célula analisada e das duas células vizinhas também cortadas pela interface. A determinação da curvatura da interface, importante para o cálculo da pressão capilar, também é facilitada a partir do presente esquema. Domínios axisimétricos, onde os volumes de controle apresentam geometrias mais complexas, também são bem resolvidos, utilizando-se um tratamento especial para os volumes de controle junto ao eixo. Prevê-se ainda a especificação do ângulo de contato da interface com uma parede sólida.
Foram testados com sucesso vários problemas, apresentando bons resultados e garantindo a validação do método. / [en] The present work presents a numerical method for the solution of two-dimensional flows of incompressible and immicible fluids in the presence of na interface. The conservation equations are discretized by the finite volume method. The interface modeling is based on the VOF method, in which the relative amount of the fluids in each control volume is described by a variable, denominated here as saturation. Once the distribution of this quantity is known, it is possible to construct the interface, when needed.
The main contribution of this work is related to the reconstruction of the interface. For that purpose, it is taken into account the interface angle of inclination inside the control volume. This allows a more precise interface advection that it is usually found with the algorithms based on the VOF method. The interface angle inside a cell is obtained based on its saturation ando n the saturationof two adjacentcells crossed by the interface. By the presents scheme, the interface curvature needed to calculate the capillary pressure can then be easily obtained. Axi-symmetric domains were also considered. For these cases, an special treatment near the axis was necessary. Finally, the algorithm allows the specification of the interface contact angle with a solid surface.
Several test problems were examined, presenting good results, validating the method.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:18967 |
| Date | 12 January 2012 |
| Creators | JOSE RONALDO CHAVES DE MELO |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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