[en] A NUMERICAL METHOD FOR SOLVING FLOWS USING COVARIANT COMPONENTS IN NON-ORTHOGONAL COORDINATES

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: LUIS FERNANDO GONCALVES PIRES
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] COMPONENTES; [pt] COORDENADAS NAO ORTOGONAIS; [pt] ESCOAMENTO; [en] COMPONENTS; [en] NON-ORTHOGONAL COORDINATES; [en] YIELD
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=18621&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=18621&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.18621

[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.