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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.55.2010.tde-14052010-094210
Documento
Autor
Nome completo
Giseli Aparecida Braz de Lima
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2010
Orientador
Banca examinadora
Ferreira, Valdemir Garcia (Presidente)
Guerrero, Jesús Salvador Pérez
Medeiros, Marcello Augusto Faraco de
Título em português
Desenvolvimento de estratégias de captura de descontinuidades para leis de conservação e problemas relacionados em dinâmica de fluídos
Palavras-chave em português
Discretizações de termos convectivos
Equações de Navier-Stokes
Escoamentos incompressíveis com superfícies livres
Esquemas de alta resolução
Estratégias upwind
Leis de conservação
Resumo em português
Esta dissertação trata da solução numérica de problemas em dinâmica dos fluidos usando dois novos esquemas upwind de alta resolução, denominados FDPUS-C1 (Five-Degree Polynomial Upwind Scheme of ' C POT. 1' Class) e SDPUS-C1 (Six-Degree Polynomial Upwind Scheme of 'C POT.1' Class), para a discretização de termos convectivos lineares e não-lineares. Os esquemas são baseados nos critérios de estabilidade TVD (Total Variation Diminishing) e CBC (Convection Boundedness Criterion) e são implementados, nos contextos das metodologias de diferenças finitas e volumes finitos, no ambiente de simulação Freeflow (an integrated simulation system for Free surface Flow) para escoamentos imcompressíveis 2D, 2D-1/2 e 3D, ou no código bem conhecido CLAWPACK ( Conservation LAW PACKage) para problemaw compressíveis 1D e 2D. Vários testes computacionais são feitos com o objetivo de verificar e validar os métodos numéricos contra esquemas upwind populares. Os novos esqumas são então aplicados na resolução de uma gama ampla de problemas em CFD (Computational Fluids Dynamics), tais como propagação de ondas de choque e escoamentos incompressíveis envolvendo superfícies livres móveis. Em particular, os resultados numéricos para leis de conservação hiperbólicas 2D e equações de Navier-Stokes incompressíveis 2D, 2D-1/2 e 3D demosntram que esses novos esquemas convectivos tipo upwind polinomiais funcionam muito bem
Título em inglês
Development of strategies to capture discontinuities for conservation laws and related problems in fluid dynamics
Palavras-chave em inglês
Conservation laws
Convection term discretization
High resolution Scheme
Incompressibles free surface flow
Navier-Stokes equations
Upwinding
Resumo em inglês
This dissertation deals with the numerical solution of fluid dynamics problems using two new high resolution upwind schemes,. namely FDPUS-C1 and SDPUS-C1, for the discretization of the linear and non-linear convection terms. The Schemes are based on TVD and DBC stability criteria and are implemented in the context of the finite difference and finite volume methodologies, either into the Freeflow code for 2D, 2D-1/2 and 3D incompressible flows or in the well-known CLAWPACK code for 1D and 2D compressible flows. Several computational tests are performed to verify and validate the numerical methods against other popularly used upwind schemes. The new schemes are then applied to solve a wide range of problems in CFD, such as shock wave propagation and incompressible fluid flows involving moving free msurfaces. In particular, the numerical results for 2D hyperbolic conservation laws and 2D, 2D-1/2 and 3D incompressible Navier-Stokes eqautions show that new polynomial upwind convection schemes perform very well
 
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Data de Publicação
2010-05-14
 
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