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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2004.tde-21022024-073646
Document
Author
Full name
José Ignacio Hernández López
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Meneghini, Julio Romano (President)
Aranha, Jose Augusto Penteado
Freire, Átila Pantaleão Silva
Pimenta, Marcos de Mattos
Silveira Neto, Aristeu da
Title in Portuguese
Estudo de estabilidade no escoamento ao redor de um cilindro.
Keywords in Portuguese
Dinâmica dos fluidos
Equações de Navier-Stokes
Hidrodinâmica
Método dos elementos finitos
Abstract in Portuguese
O propósito principal deste estudo e o cálculo do problema linear de estabilidade para o escoamento simétrico ao redor de um cilindro circular. E empregado o método de Usawa, baseado na triangulação do domínio com elementos isoparamétricos (elemento de Taylor Hood: velocidade quadrática e pressão linear), para encontrar a solução aproximada das equações de Navier-Stokes; e o Método das Bases Solenoidais em Elementos Finitos (DFFEM), para encontrar uma base do subespaço solenoidal discreto. O problema linear de estabilidade é embutido no subespaço solenoidal. Neste trabalho e calculado o espectro completo da matriz jacobiana, para o problema de estabilidade do escoamento incompressível ao redor de um cilindro. O espectro tem uma forma topológica semelhante a uma parábola. O Reynolds crítico neste cálculo está na faixa de 47 < Rec = 47,5 < 48. O número de Strouhal calculado é St = wD/2piU = 0,1374. Os resultados confirmam a efetividade do subespaço nulo do operador divergência, para os cálculos de estabilidade hidrodinâmica na proximidade da bifurcação supercrítica
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Finite element method
Fluid dynamics
Hydrodynamics
Navier-Stokes equations
Abstract in English
The principal purpose of this study is the calculation of the linear stability problem of the symmetric flow past a circular cylinder. We employed the Usawa method, based on the triangulation of the domain with isoparametric elements (Taylor-Hood element: quadratic velocity and linear pressure), to find the approximate solution of the discrete Navier-Stokes equation; and the Divergence Free Finite Element method (DFFEM) to find a basis of the solenoidal discrete subspace. The linear stability problem is embedded in the solenoidal subspace. In this work we calculate the complete spectrum of the jacobian matrix for the stability problem of incompressible flow around a cylinder. The spectrum have a topological form similar to a parabola. The critical Reynolds number in our calculation is in the range of 47 < Rec = 47,5 < 48. The Strouhal number calculated is St = wD/2piU = 0,1374. Our results confirm the effectiveness of the null subspace of the divergence operator for the stability calculations in the vicinity of the supercritical bifurcation.
 
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Publishing Date
2024-02-21
 
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