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Método de interação viscosa/não-viscosa para redução do domínio computacional em problemas de aerodinâmica

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dc.creator SOARES, Lucas Lincoln Fonseca
dc.date.issued 2022-06-30
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3985
dc.description.abstract Since CFD simulations for external flow problems may cause high computational costs, the present work presents a viscous/inviscid interaction method that allows to simulate the viscous flow in a reduced computational domain, which encompasses the rotational flow region (also called viscous subdomain). To this end, an interactive methodology is proposed, which consists of: calculate the potential flow outside the rotational region, impose the velocity of potential flow as a boundary condition at the boundary of the viscous subdomain, calculate the transpiration velocity to correct the potential flow, recalculate the field of potential flow velocities outside the rotational region, and update boundary conditions in the viscous subdomain. To determine the transpiration velocity, the velocity decomposition approach was used, which has been explored to develop methods of viscous/inviscid interaction. In this approach, to calculate the transpiration, it is necessary to first determine a boundary where the vorticity is negligible (called the rotational boundary). Determining the rotational boundary can be a complex task. Thus, two proposals were made to address this issue: the use of an auxiliary surface to facilitate the determination of rotational boundary (and to serve as a control surface for the potential flow), and to use of alternative criteria to evaluate the negligible vorticity. Calculations were performed in the viscous subdomain for two-dimensional, incompressible, steady, laminar or turbulent flows problems, on the profile NACA 0012 , bluff bodies and multiple bodies. The use of the proposed methodology allowed to reduce the computational costs, and the results of the aerodynamic coefficients and of the viscous flow fields obtained in the reduced domain, in general, were satisfactory for the engineering levels. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Aerodinâmica pt_BR
dc.subject Escoamento externo pt_BR
dc.subject Interação viscosa/não-viscosa pt_BR
dc.subject Velocidade de transpiração pt_BR
dc.subject Decomposição de velocidades pt_BR
dc.subject Fronteira rotacional pt_BR
dc.title Método de interação viscosa/não-viscosa para redução do domínio computacional em problemas de aerodinâmica pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2024-02-22
dc.date.available 2024-02-22T10:18:14Z
dc.date.accessioned 2024-02-22T10:18:14Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/8727872370333134 pt_BR
dc.contributor.advisor1 MANZANARES FILHO, Nelson
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/3703215687960139 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/6194277568885657 pt_BR
dc.description.resumo Visto que simulações de CFD para problemas de escoamento externo podem ocasionar elevados custos computacionais, o presente trabalho apresenta um método de interação viscosa/não-viscosa que permite simular o escoamento viscoso em domínio computacional reduzido, que abrange a região rotacional do escoamento (também chamado de subdomínio viscoso). Para tal, é proposta uma metodologia interativa que consiste em: calcular o escoamento potencial fora da região rotacional; impor a velocidade daquele escoamento como condição de contorno na fronteira do subdomínio viscoso; calcular velocidades de transpiração para corrigir o escoamento potencial; recalcular o campo de velocidades do escoamento potencial fora da região rotacional; e atualizar as condições de contorno no subdomínio viscoso. Para determinar a velocidade de transpiração, foi utilizada a abordagem de decomposição de velocidades, que vem sendo explorada para desenvolver métodos de interação viscosa/não-viscosa. Nessa abordagem, para calcular a transpiração, é necessário primeiro determinar uma fronteira onde a vorticidade seja desprezível (denominada fronteira rotacional). Determinar a fronteira rotacional pode ser uma tarefa complexa. Duas propostas foram então apresentadas para tratar dessa questão: usar uma superfície auxiliar de transpiração para facilitar a determinação daquela fronteira (e para servir de superfície de colocação do escoamento potencial), e usar critérios alternativos para avaliar a vorticidade desprezível. Foram realizados cálculos no subdomínio viscoso para problemas de escoamento bidimensional, incompressível, permanente, laminar ou turbulento, sobre o perfil NACA 0012, corpos rombudos e múltiplos corpos. O uso da metodologia proposta permitiu reduzir os custos computacionais, e os resultados dos coeficientes aerodinâmicos e dos campos do escoamento viscoso obtidos no domínio reduzido, em geral, foram satisfatórios para os níveis de engenharia. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEM - Instituto de Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA pt_BR
dc.relation.references SOARES, Lucas Lincoln Fonseca. Método de interação viscosa/não-viscosa para redução do domínio computacional em problemas de aerodinâmica. 2022. 162 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2022. pt_BR


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