Simulação de escoamentos multifásicos em malhas não estruturadas

Autor(es)

Fabrício Simeoni de Sousa

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/SB)
• Data de defesa: 2005-08-23

Membros da banca

Norberto Mangiavacchi; João Luiz Filgueiras de Azevedo; Antonio Castelo Filho; Alvaro Luiz Gayoso de Azeredo Coutinho; Luís Manuel de Mexia Heitor de Medeiros Portela

• Orientador: Norberto Mangiavacchi

Resumo

Esta monografia apresenta o desenvolvimento e os resultados obtidos da implementação de um método numérico para simular escoamentos multifásicos em malhas dinâmicas não estruturadas. As equações de Navier-Stokes são desenvolvidas em uma formulação Lagrangeana-Euleriana arbitrária e são aproximadas utilizando-se o método de elementos finitos. Um método de projeção baseado em decomposição LU é utilizado para desacoplar aceleração e pressão. A interface que define a fronteira livre entre os fluidos imiscíveis é representada explicitamente por vértices e arestas da triangulação, e a tensão interfacial é calculada através de uma distribuição baseada na discretização do gradiente de uma função Heaviside. 0 movimento da malha é computado através da composição entre a velocidade do escoamento e uma velocidade elástica, calculada utilizando-se um filtro Laplaciano a partir da posição dos vértices. O controle da malha dinâmica é feito através de inserção e remoção de pontos baseando-se em triangulações localmente Delaunay, para se manter a qualidade dos elementos. Adicionalmente, é proposto um esquema de distribuição de pontos através da estimativa do erro baseado na Hessiana das velocidades. São apresentadas validações para escoamentos monofásicos e multifásicos, com comparações teóricas e corroboração por outros métodos, ilustrando o bom desempenho do método proposto. Adicionalmente, é mostrada uma aplicação a problemas de escoamentos de bolhas, comparando-se os resultados obtidos com resultados de outras técnicas numéricas. (AU)

• Processo FAPESP: 01/12623-5 - Simulação numérica de escoamentos multifásicos em malhas não estruturadas
• Beneficiário: Fabrício Simeoni de Sousa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado