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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Simulação numérica das equações de Navier-Stokes pelo método de diferenças finitas para um escoamento incompressível
metadata.dc.creator: Jesus, Evanildo Franco de
metadata.dc.contributor.advisor1: Vaz, Francieli Aparecida
metadata.dc.contributor.referee1: Vaz, Francieli Aparecida
metadata.dc.contributor.referee2: Bihain, Anderson Luis Jeske
metadata.dc.contributor.referee3: Silva, Everson Jonatha Gomes da
metadata.dc.description.resumo: A simulação numérica é amplamente utilizada na área da dinâmica dos fluidos, pois através do emprego de métodos numéricos pode-se analisar o comportamento de diferentes tipos de escoamentos de fluidos. Neste trabalho realizou-se a simulação numérica de um escoamento incompressível utilizando as equações de Navier-Stokes aplicadas para o escoamento de um fluido no interior de uma cavidade quadrada e também para um ressalto hidráulico. Para resolver essas equações usou-se o método de diferenças finitas, sendo necessário uma discretização em relação ao tempo e ao espaço. Para ambos os casos, a cavidade quadrada e o ressalto hidráulico, foram utilizados malhas estruturadas com elementos quadrangulares na discretização do domínio espacial. Para tratar o acoplamento da velocidade e a pressão presentes nas equações de Navier-Stokes foram aplicados dois métodos: o método da projeção-passo fracionado e o método da penalidade, facilitando assim a resolução dessas equações. Através de um código escrito em linguagem C ++ foram realizadas simulações de escoamentos bidimensionais para o número de Reynolds 100, 400 e 1000 para o caso da cavidade quadrada e Reynolds 100 e 400 para o caso do ressalto hidráulico. Os resultados numéricos obtidos para o caso da cavidade quadrada com o método da projeção-passo fracionado foram satisfatórios quando comparados com os resultados da referência utilizada, diferente do método da penalidade que se mostrou menos eficaz. Para o caso do ressalto hidráulico decidiu-se utilizar o método da projeção, pois este se mostrou eficiente no caso anterior. Foram analisados os campos de velocidade, no qual pode notar-se algumas características que aparecem no escoamento como vórtices no canto inferior à medida que aumenta o número de Reynolds.
Abstract: The numeric simulation is used widely in the fluid dynamics area, because through the use of numeric methods the behavior of different types of fluid flows can be analyzed. In this work the numeric simulation of an incompressible flow was accomplished using Navier-Stokes equations applied for the fluid flow inside square cavity and also to a hydraulic jump. To solve these equations, we decided to apply the finite difference method, with a time-space discretization. In both cases, the square cavity and hydraulic jump, we used structured meshes with quadrangular elements in the discretization of the spatial domain. To couple the velocity and pressure in Navier-Stokes equations two methods were applied: the fractional-step projection method and the penalty method, facilitating the resolution of these equations. Through the code written in C++ language simulations of two-dimensional flow were accomplished for the Reynolds number 100, 400 and 1000 for the square cavity and Reynods 100 and 400 for the hydraulic jump. The numeric results obtained with the fractional-step projection method were satisfactory when compared with the results of the reference, different from the Penalty method that was less effective. For the case of the hydraulic jump decided to use the Projection method, because it was efficient in the previous case. The velocity fields were analyzed, in which some characteristics can be see, as vortexes in the lower corner, when the Reynolds number increases.
Keywords: Matemática
Método de diferenças finitas
Fluídos
Equações de Navier-Stokes
Simulação numérica
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.publisher.initials: UNIPAMPA
metadata.dc.publisher.department: Campus Bagé
Citation: JESUS, Evanildo Franco de. Simulação numérica das equações de Navier-Stokes pelo método de diferenças finitas para um escoamento incompressível. 62 p. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Matemática) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2017.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2753
Issue Date: 11-Dec-2017
Appears in Collections:Licenciatura em Matemática

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