O método de interfaces imersas para a simulação de escoamentos com superfícies livres

Resumo

A simulação de escoamentos com superfícies livres vem ganhando importância ao longo dos últimos anos devido às várias aplicações práticas em que esse tipo de escoamento está envolvido. A simulação de escoamentos com superfícies livres envolve consideráveis dificuldades numéricas e computacionais uma vez que além de resolver as equações de Navier-Stokes,o que por si só já representa considerável desafio, é preciso também representar corretamenteo domínio, uma vez que este é variável com o tempo. No grupo de mecânica dos fluidos computacional da USP em São Carlos vimos trabalhando nesse assunto desde 1993 e um razoável conteúdo de conhecimento foi acumulado. Nesses anos de trabalho um sistema de simulação de escoamentos com superfícies livres em três dimensões foi produzido (FREEFLOW3D), juntamente com muitas publicações em revistas conceituadas e a formação de um bom númerode mestres e doutores. O sistema FREEFLOW3D é baseado na metodologia GENSMAC que é uma metodologia muito eficiente para o tratamento de escoamentos com superfícies livres, especialmente para o tratamento de geometrias complexas. No entanto a metodologiaGENSMAC tem algumas deficiências relacionadas especificamente com a ordem de precisãona superfície livre e com sua paralelização. Neste trabalho o aluno deve estudar, modificare implementar modificações da metodologia GENSMAC relacionadas com as discretizaçõespor diferenças finitas das equações governantes, um dos passos mais importantes do algoritmoGENSMAC. Essa modificação será baseada na metodologia de Interfaces imersas. (AU)