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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.55.2012.tde-18022013-112410
Documento
Autor
Nombre completo
Miguel Antonio Caro Candezano
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2012
Director
Tribunal
Ferreira, Valdemir Garcia (Presidente)
Artioli, Vanessa Rolnik
Castelo Filho, Antonio
Saramago, Sezimária de Fátima Pereira
Silva, João Batista Campos
Título en portugués
Desenvolvimento de esquema upwind para equações de conservação e implementação de modelagens URANS com aplicação em escoamentos incompressíveis
Palabras clave en portugués
Captura de choque
Equações de Navier-Stokes
Escoamentos com superfícies livres
Leis de conservação
Modelagem k-e
RNG k-e
Termos convectivos
Resumen en portugués
Nesta tese é apresentado um esquema novo de alta resolução upwind (denominado TDPUS-C3) para reconstrução de fluxos numéricos para leis de conservação não lineares e problemas relacionados em DFC. O esquema é baseado nos critérios de estabilidade CBC e TVD e desenvolvido utilizando condições de diferenciabilidade 'C POT. 3'. Além disso, é realiozada a implementação da associação do esquema TDPLUS-C3 com a modelagem de turbulência RNG '\kappa - \epsilon'. O propósito é obter soluções numéricas de sistemas hiperbólicos de leis de conservação para dinâmica dos gases e equações de Navier-Stokes para escoamento incompreensível de fluidos newtonianos e não newtonianos (viscoelásticos). Fazendo o uso do esquema TDPUS-C3, a precisão global dos métodos numéricos é verificada acessando o erro em problemas teste (benchmark) 1D e 2D. Um estudo comparativo entre os resultados do esquema TDPUS-C3 e os esquemas upwind convencionais para leis de conservação hiperbólicas complexas é também realizado. A Associação das modelagens numéricas (upwinding mais RNG '\kappa - \epsilon') é , então, examinada na simulação de escoamentos turbulentos de fluidos newtonianos envolvendo superfícies livres móveis, usando a metodologia URANS. No geral, em termos do comportamento global, concordância satisfatória é observada
Título en inglés
Development of a new upwind scheme for conservationlaws and implementation on URANS modelling with application on incompressible flows
Palabras clave en inglés
Conservation laws
Convective terms
k-e turbulence modelling
Moving free surface flows
Navier-Stokes equation
RNG k-e
Shock capturing
Resumen en inglés
In this thesis, a new high-resolution upwind scheme (named TDPUS-C3) for reconstruction of numerical fluxes for nonlinear conservation laws and related CFD problems in presented. The scheme is based on CBC and TVD stability criteria and developed by employing differentiability condictions ('C POT. 3'). In additon, the implementation of an association of the TDPUS-C3 scheme with the RNG '\kappa - \epsilon' turbulence modelling is also performed. The purpose is to obtain numerical solutions of systems of hyperbolic conservation laws for gas dynamics and Navier-Stokes equations for incompressible flow of Newtonian and non-Newtonian (viscoelstic) fluids. By using the TDPUS-C3 scheme, the global accuracy of the numerical methods is verified by assessing the error on 1D and 2D benchmark test cases. A comparative study between the TDPUS-C3 scheme and convectional upwind schemes to solve standard and complex hyperbolic conservation laws is also accomplished. The association of the numerical modelling (upwinding plus RNG '\kappa - epsilon') is then examined in the simulation of turbulent Newtonian fluid flows involving moving free surfaces, by using URANS methodology. Overall, satisfactory agreement is found in terms of the overall behaviour
 
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Fecha de Publicación
2013-02-18
 
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