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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.1999.tde-16072024-094120
Document
Author
Full name
Fábio Saltara
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1999
Supervisor
Committee
Meneghini, Julio Romano (President)
Aranha, Jose Augusto Penteado
Júnior, José Alfredo Ferrari
Pimenta, Marcos de Mattos
Sphaier, Sergio Hamilton
 
Title in Portuguese
Simulação numérica do escoamento ao redor de cilindros.
Keywords in Portuguese
Engenharia mecânica
Abstract in Portuguese
O método dos vórtices discretos na formulação híbrida euleriana-lagrangeana e o método da resolução por partes das equações de Navier-Stokes ("Fractional Step Method") são analisados quanto a sua capacidade para simular computacionalmente o escoamento ao redor de corpos submersos com emissão de vórtices. Ambos os métodos são implementados através de um esquema de volumes finitos para malhas não estruturadas bidimensionais com elementos triangulares. Uma nova forma de interpolação para o termo convectivo das equações de transporte, derivada do esquema QUICK e adaptada para malhas não estruturadas, é porposta para diminuir a difusão numérica do Fractional Step Method. Os algorítmos computacionais desenvolvidos são usados para estudar a vibração induzida pelo escoamento em cilindros livres para oscilar em alto Re e as características do escoamento ao redor de pares de cilindros fixos em tandem e lado a lado em baixo Re. Observa-se que para o problema da vibração induzida são obtidas amplitudes de vibração abaixo dos valores observados experimentalmente. Tal resultado parece ser devido às simulações serem bidimensionais. No caso dos arranjos com pares de cilindros, são apresentados contornos de vorticidade que permitem a visualização das interações dos vórtices desprendidos para diferentes valores de espaçamento entre os corpos.
 
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Mechanical engineering
Abstract in English
The discrete vortex method in a hybrid eulerian-lagrangian implementation and the Fractional Step Method are analised. Their capacity to simulate flows around submerged bodies with vortex shedding is investigated. Both methods are applied through a finite volume method using an unstructured 2-D triangular mesh. A new interpolation for the convective term the transport equations derived from the QUICK scheme and adapted to be used with an unstructured mesh is proposed in order to reduce the numerical diffusion of the Fractional Step Method. The developed computational algorithms are used to study the vortex induced vibration in circular cylinders free to oscilate transversally for high Re numbers, and the characteristics of the flow around pairs of fixed cylinders in tandem and side-by-side arrangement for low Re numbers. It can be seen that for the vortex induced vibration lower amplitudes of vibration are obtained than the ones observed experimentally. Such a result seems to be due the two-dimensional nature of the simulations. In the case of the pairs of cylinders, vorticity contours that allow the visualization of the interactions of the shed vortices are presented for different values of distance between the bodies.
 
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FabioSaltaraTese.pdf (7.03 Mbytes)
Publishing Date
2024-07-16
 
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