Metodologia de acoplamento dinâmico para redução do domínio computacional em problemas de escoamento externo.

Abstract

As análises em Dinâmica dos Fluidos Computacional (em inglês CFD – Computational Fluid Dynamics) constitui um importante papel para engenheiros e projetistas. A solução das equações de Navier-Stokes (NS) utilizando o CFD requer a discretização do domínio. Para problemas de escoamentos externos a discretização do domínio pode ser da ordem de milhões elementos. Isso pode ocasionar em elevados custos computacionais. Trabalhar sobre um domínio reduzido permite reduzir o tempo computacional em simulações de CFD. A Metodologia de Acoplamento Dinâmico (MAD), que será proposta neste trabalho, consiste em determinar a solução do escoamento viscoso sobre um domínio reduzido. A MAD é um tipo de interação viscosa/não-viscosa. Essa metodologia acopla a solução do escoamento potencial com o software que resolve o escoamento viscoso. A interação viscosa/não-viscosa da MAD produz um escoamento potencial-viscoso que reproduza o escoamento viscoso sobre a fronteira de um domínio reduzido. Será investigada a solução do escoamento potencial-viscoso através de um método do tipo Newton e de um método de otimização global que utiliza um Algoritmo de Busca Aleatória Controlada. Testes mostraram que a utilização do método de otimização, mais a parametrização de fontes, é mais apropriado. Os testes são voltados para problemas de aerodinâmica, incluindo a solução do escoamento com elevado número de Reynolds em domínio extenso sobre o perfil simétrico NACA0012. A solução da MAD mostra como o escoamento viscoso pode ser razoavelmente reproduzido sobre domínio reduzido. Contudo, a MAD é promissora no sentido de possibilitar a redução do tempo computacional para problemas de aerodinâmica.