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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.55.2007.tde-28082007-094730
Documento
Autor
Nome completo
Renato Aparecido Pimentel da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2007
Orientador
Banca examinadora
Tomé, Murilo Francisco (Presidente)
Ferreira, Valdemir Garcia
Thompson, Roney Leon
Título em português
Solução numérica do modelo de Maxwell para escoamentos tridimensionais com superfícies livres
Palavras-chave em português
Diferenças finitas
Escoamentos viscoelásticos
Marker-and-cell
Modelo de Maxwell
Superfícies livres
Resumo em português
Este trabalho apresenta um método numérico para simular escoamentos viscoelásticos tridimensionais com superfícies livres governados pela equação constitutiva de Maxwell. O método numérico é uma extensão da técnica newtoniana GENSMAC3D para escoamentos viscoelásticos. As equações governantes para escoamentos incompressíveis cartesianos isotérmicos são apresentadas em detalhes. O tratamento do tensor não-newtoniano em contornos rígidos tridimensionais é apresentado em detalhes, bem como o cálculo da condição de contorno na superfície livre. As equações governantes são resolvidas pelo método de diferenças finitas numa malha deslocada tridimensional. O fluido é modelado pela técnica das partículas marcadoras e tratado como uma superfície linear por partes. O método numérico desenvolvido foi implementado no sistema Freeflow3D, e resultados numéricos obtidos na simulação de escoamentos tridimensionais governados pela equação constitutiva de Maxwell são apresentados. Adicionalmente, apresentamos uma validação mostrando a convergência do método desenvolvido nesse trabalho
Título em inglês
Numerical solution of Maxwell model for 3-dimensional free surface flows
Palavras-chave em inglês
Finite differences
Free surfaces
Marker-and-cell
Maxwell model
Viscoelastic flows
Resumo em inglês
This work presents a numerical method for solving three-dimensional viscoelastic flows with free surfaces governed by the Maxwell constitutive equation. The numerical method is an extension of the Newtonian technique GENSMAC3D to viscoelastic flows. The governing equations for Cartesian incompressible isothermic flows are presented in details. The treatment of the non-Newtonian tensor on three-dimensional rigid boundaries is given in details as well as the calculation of the boundary conditions on the free surface. The governing equations are solved by a finite difference method using a three-dimensional staggered grid. The fluid is described by marker particles and is represented by a piecewise linear surface. The numerical method developed in this work was implemented into the Freeflow3D system, and numerical results obtained from the simulation of complex three-dimensional flows are presented. Additionally, we present validation results and demonstrate the convergence of the method by performing mesh refinement
 
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3455480revisada.pdf (767.12 Kbytes)
Data de Publicação
2007-09-14
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • TOMÉ, M. F., et al. Numerical Solution of the Upper-Convected Maxwell Model for Three-Dimensional Free Surface Flows [doi:10.4208/cicp.2009.v6.p367]. Communications in Computational Physics [online], 2009, vol. 6, n. 2, p. 367-395.
  • SILVA, R. A. P., e TOMÉ, M. F.. A numerical technique for simulating 3D free surface flows of an upper-convected Maxwell fluid. In Métodos Numéricos e Computacionais em Engenharia [online], 28, Porto, Portugal, 2007. Porto : APMTAC/FEUP - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2007. p. 273. [acesso 2012-01-29]. Disponível em : <http://www.inegi.up.pt/publicacoes/livros/pdf/indice_cmne_07.pdf>
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