| Revue: | Anais da Academia Brasileira de Ciencias |
| Base de datos: | PERIÓDICA |
| Número de sistema: | 000401554 |
| ISSN: | 0001-3765 |
| Autores: | Vedovoto, Joao M1 Serfaty, Ricardo2 Silveira-Neto, Aristeu da1 |
| Instituciones: | 1Universidade Federal de Uberlandia, Faculdade de Engenharia Mecanica, Uberlandia, Minas Gerais. Brasil 2Petroleo Brasileiro S.A., Centro de Pesquisas e Desenvolvimento, Rio de Janeiro. Brasil |
| Año: | 2015 |
| Periodo: | Jun |
| Volumen: | 87 |
| Número: | 2 |
| Paginación: | 1195-1232 |
| País: | Brasil |
| Idioma: | Inglés |
| Tipo de documento: | Artículo |
| Enfoque: | Analítico, descriptivo |
| Resumen en inglés | The present work is devoted to the development and implementation of a computational framework to perform numerical simulations of low Mach number turbulent flows over complex geometries. The algorithm under consideration is based on a classical predictor-corrector time integration scheme that employs a projection method for the momentum equations. The domain decomposition strategy is adopted for distributed computing, displaying very satisfactory levels of speed-up and efficiency. The Immersed Boundary Methodology is used to characterize the presence of a complex geometry. Such method demands two separate grids: An Eulerian, where the transport equations are solved with a Finite Volume, second order discretization and a Lagrangian domain, represented by a non-structured shell grid representing the immersed geometry. The in-house code developed was fully verified by the Method of Manufactured Solu- tions, in both Eulerian and Lagrangian domains. The capabilities of the resulting computational framework are illustrated on four distinct cases: a turbulent jet, the Poiseuille flow, as a matter of validation of the implemented Immersed Boundary methodology, the flow over a sphere covering a wide range of Reynolds numbers, and finally, with the intention of demonstrating the applicability of Large Eddy Simulations - LES - in an industrial problem, the turbulent flow inside an industrial fan |
| Resumen en portugués | O presente trabalho é dedicado ao desenvolvimento e implementação de uma estrutura computacional para realizar simulações numéricas de escoamentos turbulentos sobre geometrias complexas a baixo número de Mach. O algoritmo em análise é baseado em um esquema de integração no tempo preditor-corretor clássico, que utiliza um método de projeção para as equações de transporte de quantidade de movimento. A estratégia de decomposição de domínio é adotado para computação distribuída, exibindo níveis muito satisfatórios de aumento de velocidade e eficiência. A Metodologia da Fronteira Imersa é utilizada para caracterizar a presença de uma geometria complexa. Este método exige duas malhas computacionais separadas: Uma Euleriana, onde as equações de transporte são resolvidas com o método do Volume finito, de discretização de segunda ordem e um domínio Lagrangiano, representado por uma malha tipo casca não-estruturada que representa a geometria imersa. O código desenvolvido foi totalmente verificado pelo método das Soluções Manufaturadas, em ambos os domínios Euleriano e de Lagrangiano. As capacidades da estrutura computacional resultante são ilustradas em quatro casos distintos: um jato turbulento, o escoamento de Poiseuille, como uma questão de validação da Metodologia da Fronteira Imersa implementada, o escoamento sobre uma esfera, que abrange uma ampla gama de números de Reynolds, e finalmente, com a intenção de demonstrar a aplicabilidade da metodologia das Simulações das Grandes Escalas - LES - em um problema industrial, o escoamento turbulento dentro de um ventilador industrial |
| Disciplinas: | Ingeniería, Física y astronomía, Matemáticas |
| Palabras clave: | Ingeniería mecánica, Dinámica de fluidos, Matemáticas aplicadas, Flujos turbulentos, Simulación numérica, Simulación Large Eddy, Número de Mach |
| Keyword: | Engineering, Physics and astronomy, Mathematics, Mechanical engineering, Fluid dynamics, Applied mathematics, Turbulent flows, Large Eddy simulation, Mach number |
| Texte intégral: | Texto completo (Ver PDF) |
