Estratégias "upwind" e modelagem k-epsilon para simulação numérica de escoamentos com superfícies livres em altos números de Reynolds

Brandi, Analice Costacurta

doi:10.11606/d.55.2005.tde-01122005-170110

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“…Entretanto, são equações de trabalho para simulação do regime laminar. Para seu uso em escoamentos turbulentos, haveria necessidade de métodos adequados, tais como o DNS, e uso de malhas altamente refinadas com custos computacionais elevados (Brandi, 2005). Para a simulação de escoamentos turbulentos incompressíveis, a metodologia RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) é empregada, em que uma média temporal (um caso particular de filtro) é usada para simplificar a modelagem.…”

Section: Equacionamentounclassified

Modelagem e simulação da hidrodinâmica em aeração forçada considerando aspectos globais de escoamento turbulento

Oliveira¹

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Section: Equacionamentounclassified

Modelagem e simulação da hidrodinâmica em aeração forçada considerando aspectos globais de escoamento turbulento

Oliveira¹

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“…O sistema hiperbólico de equações de águas rasas [82] é definido por 17) em que h(x, t) é a profundidade do fluido no canal e g é a constante gravitacional. As condições de contorno adotadas, neste estudo, para resolver (2.16) são especificadas pelas condições homogêneas de Neumann.…”

Section: Equações De áGuas Rasas 1dunclassified

“…O parâmetro ν é o coeficiente de viscosidade cinemática molecular (constante) do fluido dado por ν = µ/ρ (µ é a viscosidade dinâmica do fluido), e U 0 e L são as escalas de velocidade e comprimento característicos, respectivamente. As condições de contorno [17,42] consideradas, neste trabalho, para resolver o sistema formado por (2.24) e (2.25) são:…”

Section: Equações Instantâneas De Navier-stokesunclassified

“…As condições iniciais e de contorno para as variáveis médias velocidade e pressão são as mesmas descritas na seção 2.6. Neste estudo, similarmente a Brandi [17], as condições iniciais para as variáveis turbulentas são definidas por…”

Section: Modelagem κ − ε Da Turbulênciaunclassified

“…Próximos ao contorno rígido são aplicadas uma modificação das leis clássicas de parede (ver Durbin [35], Sondak e Pletcher [131]) para as variáveis κ e ε iguais àquelas adotadas por Brandi [17]. Na subcamada turbulenta, κ e ε são definidas são implementadas como (ver detalhes em Anderson et al [5], Ferziger e Perić [51])…”

Section: Modelagem κ − ε Da Turbulênciaunclassified

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Desenvolvimento e teste de esquemas "upwind" de alta resolução e suas aplicações em escoamentos incompressíveis com superfícies livres

Queiroz¹

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Primeiramente a Deus, pelo dom da vida e novo alento. Ao meu papai Arlindo e à minha mamãe Salete, pelo amor e motivação para os meus estudos. Aos meus irmãos Danilo, João Marcos e Lucas, às minhas irmãs Aline e Amanda, pelo carinho. Ao amigo e professor Dr. Valdemir Garcia Ferreira do ICMC-USP, pela orientação e confiança. Ao meu padrinho Hércules e às minhas madrinhas Elza e Leonice, por toda a ajuda e torcida. À minha namorada Amanda, por me fazer ainda mais feliz. Ao amigo e professor Dr. João Fernando Marar da UNESP-Bauru, pelos ensinamentos e orientação em iniciação científica. Aos amigos Cássio M. Oishi, Fernando Akira Kurokawa, Fernando Pacanelli Martins e Rafael Gigena Cuenca, pelos trabalhos em equipe e toda ajuda. À minha amiga Analice Costacurta Brandi, pelos materiais didáticos disponibilizados e disposição em explicar a sua dissertação para mim. Ao professor Dr. Raúl Antonino Feijóo do LNCC e ao professor Dr. Philippe Remy Bernard Devloo da UNICAMP, pela participação como membros da banca da minha Defesa de Mestrado. Ao professor Dr. Fabrício Simeoni de Sousa do ICMC-USP e ao professor Dr. Paulo Seleghim Júnior da EESC-USP, pela participação como membros da banca do meu Exame de Qualificação. Ao professor Dr. João Luiz Filgueiras de Azevedo do CTA/IAE, pelo estímulo e interesse que despertou em mim pela área de CFD através de sua palestra proferida no XXIX CNMAC em 2006. A todos os professores e alunos dos grupos de pesquisa do LCAD e funcionários do ICMC-USP, pela saudável convivência e apoio dado durante a realização deste trabalho. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pelo suporte financeiro para a realização do meu projeto de pesquisa (número do processo: 06/05910-1). 5 Resumo N Este trabalho são apresentados os resultados do desenvolvimento e teste de esquemas "upwind" de alta resolução para o controle da difusão numérica em leis de conservação gerais e problemas em dinâmica dos fluidos. Em particular, são derivados dois novos esquemas: o ALUS ("Adaptive Linear Upwind Scheme") e o TOPUS ("Third-Order Polynomial Upwind Scheme"). Esses esquemas são testados no transporte de escalares, em equações 1D tipo convecção-difusão, em sistemas hiperbólicos 1D, nas equações de Euler 2D da dinâmica dos gases e nas equações de Navier-Stokes incompressíveis 2D/3D. Os esquemas são então associados a uma modelagem algébrica não linear para a simulação de problemas de escoamentos incompressíveis turbulentos 2D com/sem superfícies livres. Palavras-chave: Esquemas "upwind" de alta resolução; Modelagem da turbulência; Escoamentos compressíveis e incompressíveis; Equações de Navier-Stokes instantâneas e médias; Leis de conservação; Simulação numérica; Método de diferenças finitas; Escoamentos com superfícies livres; Esquemas TVD; Transporte convectivo.

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Incompressible Turbulent Flow Simulation Using theκ-ɛModel and Upwind Schemes

Ferreira

Brandi

Kurokawa

et al. 2007

Mathematical Problems in Engineering

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In the computation of turbulent flows via turbulence modeling, the treatment of the convective terms is a key issue. In the present work, we present a numerical technique for simulating two-dimensional incompressible turbulent flows. In particular, the performance of the high Reynoldsκ-ɛmodel and a new high-order upwind scheme (adaptative QUICKEST by Kaibara et al. (2005)) is assessed for 2D confined and free-surface incompressible turbulent flows. The model equations are solved with the fractional-step projection method in primitive variables. Solutions are obtained by using an adaptation of the front tracking GENSMAC (Tomé and McKee (1994)) methodology for calculating fluid flows at high Reynolds numbers. The calculations are performed by using the 2D version of theFreeflowsimulation system (Castello et al. (2000)). A specific way of implementing wall functions is also tested and assessed. The numerical procedure is tested by solving three fluid flow problems, namely, turbulent flow over a backward-facing step, turbulent boundary layer over a flat plate under zero-pressure gradients, and a turbulent free jet impinging onto a flat surface. The numerical method is then applied to solve the flow of a horizontal jet penetrating a quiescent fluid from an entry port beneath the free surface.

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Estratégias "upwind" e modelagem k-epsilon para simulação numérica de escoamentos com superfícies livres em altos números de Reynolds

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Modelagem e simulação da hidrodinâmica em aeração forçada considerando aspectos globais de escoamento turbulento

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Desenvolvimento e teste de esquemas "upwind" de alta resolução e suas aplicações em escoamentos incompressíveis com superfícies livres

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