Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: |
2023 |
Autor(a) principal: |
Aguirre, Miguel Angel |
Orientador(a): |
Braun, Alexandre Luis |
Banca de defesa: |
Não Informado pela instituição |
Tipo de documento: |
Tese
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Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
Idioma: |
por |
Instituição de defesa: |
Não Informado pela instituição
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Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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Departamento: |
Não Informado pela instituição
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País: |
Não Informado pela instituição
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Palavras-chave em Português: |
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Palavras-chave em Inglês: |
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Link de acesso: |
http://hdl.handle.net/10183/271825
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Resumo: |
Neste trabalho é apresentado um estudo sobre escoamentos de tornado e sua ação sobre corpos imersos usando modelos numéricos baseados nos métodos de Taylor-Galerkin e CBS (Characteristic-Based Split) e técnicas de adaptação de malha. A importância do tema constata-se pelos índices de ocorrência anual de tornados observados na região meridional da América do Sul, abrangendo o sul do Brasil e países vizinhos, e pela potencialidade de danos às estruturas e risco à vida associados ao fenômeno. Uma investigação comparativa é feita entre o modelo explícito de dois passos de Taylor-Galerkin, usando elementos finitos hexaédricos com um ponto de integração, e um modelo baseado no Método CBS, utilizando elementos finitos tetraédricos de quatro nós e uma abordagem quase-implícita, aplicada pela primeira vez em problemas de Engenharia do Vento. Escoamentos turbulentos são simulados usando-se a metodologia LES (Large Eddy Simulation) e modelos de turbulência sub-malha. Modelos de perfis de velocidade algébricos e simulações numéricas de câmaras experimentais são adotados para a geração de campos de escoamentos típicos de tornado, onde condições de contorno de deslizamento em parede curva são incorporadas. Um esquema de movimento e refinamento de malha adaptativo e anisotrópico baseado em métrica riemanniana é adotado de forma inédita na análise de escoamentos de tornado. Em razão do alto custo computacional, um estudo introdutório sobre a simulação de escoamentos com técnicas de paralelização em memória compartilhada e placas gráficas é apresentado para o modelo de Taylor-Galerkin, onde são utilizadas instruções OpenMP e CUDA-FORTRAN. Problemas clássicos envolvendo escoamentos incompressíveis são analisados inicialmente para a verificação do modelo CBS proposto neste trabalho. Na sequência, resultados experimentais de escoamentos de tornado com e sem objetos imersos são reproduzidos numericamente utilizando-se as formulações aqui propostas. O uso de malha adaptativa anisotrópica e de paralelização com instruções CUDA-FORTRAN, mesmo que separadamente, significa um avanço importante para a simulação de tornados. |