Numerical investigations of turbulent free surface flows using topus scheme and realizable reynolds stress algebraic model

Queiroz, Rafael Alves Bonfim de

doi:10.5540/03.2015.003.01.0251

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“…Resumo do artigo: "Numerical simulation of turbulent free surface flows using a combination of a new high order upwind scheme and a realizable Reynolds stress algebraic model" [108] Este artigo apresenta a aplicação do TOPUS, um novo esquema "upwind" de alta resolução, em simulação de escoamentos turbulentos 2D com superfícies livres. Para estimar o tensor de tensões de Reynolds, um modelo algébrico não linear foi implementado.…”

Section: Artigos Publicados Em Anais De Eventosunclassified

“…No capítulo 7 são apresentados os resultados das simulações dos escoamentos transientes 3D com superfícies livres móveis. No capítulo 8 são documentados os artigos científicos [30,48,50,102,105,108,109,110,112,113,114,115] produzidos pelo autor e seus colaboradores durante o desenvolvimento deste trabalho. Em seguida, as conclusões e propostas de trabalhos futuros são delineadas.…”

Section: Capítulo 1 Introduçãounclassified

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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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