Universidade Federal de Uberlândia UFU Universidade Federal de Uberlândia "Desafios em Problemas de Dinâmica dos Fluidos Computacionais“ – Métodos de Análise 04/01/2005

1. Exemplos de Escoamentos industriais 2. Estado da Arte 3. Método da Fronteira Imersa (IB) Modelo Físico Virtual (PVM) 4. Simulações IB com PVM 5. Aplicações da Metodologia

Instabilidades Rayleigh-Taylor Jato Cilindro rotativo Trocadores de calor

Deposição de partículas Interação Fluido Estrutura Fronteiras Móveis Deposição de partículas

Interação Fluido Estrutura

2. Estado da Arte Métodos que utilizam malhas estruturadas Métodos que utilizam malhas não estruturadas Métodos da Fronteira Imersa (Malha cartesiana)

3. Método da Fronteira Imersa (IB)

Modelo Físico Virtual - PVM

4. Simulações IB com PVM

Um cilindro estacionário Banco de cilindros estacionários Escoamentos livres sobre corpos estacionários Re = 47 Um cilindro estacionário Re = 5 . 105 Banco de cilindros estacionários Re < 200

Sobre geometrias complexas Canal com cavidade quadrada Escoamentos Forçados Sobre geometrias complexas Couette e Poiseuille Canal com cavidade quadrada

Escoamentos com geometrias Móveis Canal cilíndrico oscilante (deformável) Um Cilindro rotativo Esfera em queda livre Cavidade forçada - Driven Cavity Cavidade com fundo móvel

Transferência de Calor Em uma placa com um furo central Em um placa com nove furos

Um Cilindro Estacionário Escoamentos livres corpos estacionários

Reynolds = 47

Re = 5.105

Composição de Cilindros Estacionários

Reynolds = 200 L=2,8d

Re = 200

Geometrias Complexas Escoamentos Forçados

Couette-Poiseuille

Re = 250

Cavidade Quadrada

Cavidade Quadrada

Cavidade Quadrada

Canal com Cavidade Quadrada

Evolução do campo de pressão Escoamentos em um conjunto canal-cavidade com fundo móvel Evolução do campo de pressão

Evolução do campo de velocidade e dos vetores velocidades Escoamentos em um conjunto canal-cavidade com fundo móvel Evolução do campo de velocidade e dos vetores velocidades

Escoamentos com geometrias móveis

Aerofólios com pitching

Aerofólios com pitching

Esfera em Queda Livre

(a) (b) (c) (d) (e) (f) Re=100

(a) (b) (c) (d) Re=250  

Modelagem da Turbulência

Modelagem da Turbulência

Modelagem da Turbulência

Modelagem da Turbulência

Modelagem da Turbulência URANS DES LES

Escoamentos externos sobre geometrias complexas

Re = 100  = 40 o  = 180 o

Desenvolvimentos 3D Código numérico 3D -> LES et DES Paralelização – Cluster Beowulf montado em casa in house with 10 PC 3Ghz Cálculos até 10.000.000

Malhas euleriana e lagrangeana Malha euleriana Malha lagrangeana

Forças lagrangeanas

Linhas de corrente

Linhas de corrente

Esfera estacionária

Esfera estacionária

Interação Fluido Estrutura Esfera rígida ancorada por molas P r 1 F 3 2 1 2 3

Esfera rígida ancorada por molas Primeira lei de Newton Newton’s Second Law: Update of the body velocity: Update of the body position:

Esfera rígida ancorada por molas

Resultados Preliminares

Resultados Preliminares

Resultados Preliminares

Tendências em modelagem matemática de escoamentos turbulentos em geometrias complexas móveis Análise de Problemas Físicos: DNS, LES e DES (híbrida) Análise de Problemas de Engenharia: família k-eps – para determinação de grandezas médias Análise de Problemas de Engenharia: LES e DES – para determinação de características físicas e estatísticas detalhadas Relação de custo benefício: depende de cada situação a ser analisada O maior custo é não ter a solução!!!

Exemplo de Aplicação da metodologia e da metodologia LES para solução de um problema de engenharia SLV-1 SLV-2 Orifice Chamber

Exemplo de Aplicação da metodologia e da metodologia LES para solução de um problema de engenharia

Universidade Federal de Uberlândia UFU Universidade Federal de Uberlândia

3 Professores 3 pos doc 6 alunos de doctorado 2 alunos de mestrado Eu gostaria de agradecer à equipe de pesquisadores em Dinâmica dos Fluidos Computacional do LTCM – Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos – FEMEC-UFU 3 Professores 3 pos doc 6 alunos de doctorado 2 alunos de mestrado 4 alunos de IC

Cooperacões Científicas Com a PETROBRAS – Gostaria de intensificar EMBRAER Supporte Financiero CNPq/CTPETRO CAPES FAPEMIG