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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.55.2007.tde-18012008-133802
Document
Author
Full name
Fernanda Paula Barbosa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2007
Supervisor
Committee
Castelo Filho, Antonio (President)
Azevedo, João Luiz Filgueiras de
Mangiavacchi, Norberto
Title in Portuguese
Simulação numérica 3D do enchimento de compartimentos de reservatórios utilizando o método de elementos finitos
Keywords in Portuguese
Equações de Navier-Stokes
Mecânica dos fluidos
Método de elementos finitos
Simulação numérica
Abstract in Portuguese
A simulação numérica de escoamentos de fluidos em uma grande variedade de aplicações requer a utilização de técnicas numéricas de alta eficência e recursos computacionais de alto desempenho. O objetivo deste trabalho é iniciar uma investigação de escoamentos de fluido durante o enchimento de compartimentos de reservatórios. Uma abordagem inicial foi tratar problemas de escoamento em um canal, rebuscando a geometria do domínio para contemplar problemas mais complexos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e os resultados obtidos de um método numérico para simulação de escoamento de fluido incompressível em um domínio tridimensional, onde as equações de Navier-Stokes são desenvolvidas em uma formulação euleriana e discretizadas pelo método de elementos finitos. Os termos convectivos destas equações foram tratados pelo método semi-lagrangeano e o método de Galerkin foi utilizado para discretização espacial, um método baseado em decomposição LU foi utilizado para desacoplar as componentes de velocidade e pressão, sendo esta última calculada utilizando-se uma aproximação hidrostática. O domínio tridimensional foi representado por uma malha manipulada por uma estrutura de dados topológica, formada por células que definem elementos prismáticos lineares. Foram realizados experimentos sob várias alterações na geometria do domínio e também sob diferentes condições iniciais. Os resultados mostraram uma boa aproximação do método, quando analisado comparativamente a uma solução analítica
Title in English
Tridimensional numerical simulation of reservoir filling using finite elemnt method
Keywords in English
Finite element method
Fluid mecanics
Navier-Stokes equation
Numerical simulation
Abstract in English
The numerical simulation of fluid flow over many applications require the use of numerical techniques of high efficiency and demand high computational power. This work aims at initiating an investigation about fluid flows while filling reservoirs. The initial approach was to deal with fluid flows in a retangular duct, as increasing the complexity of its geometry in order to model more complex cases. This document describes the development of a numerical method for the simulation of incompressible fluid flow over a threedimentional domain, where the Navier-Stokes equations were written under an Eulerian formulation and discretized by the Finite Elements Method. The semi-Lagrangean method was used to discretize the convective terms and the components of velocity and pressure were decoupled through the use of a method based on LU decomposition, where the final pressure was determined by using a hidrostatic aproximation. The threedimentional domain was represented by a mesh, manipulated by a topologic data structure, formed with cells that define linear prismatic elements. Many experiments were performed under different geometries of the domain and also under different initial conditions. The result showed a good approximation of the described method, when compared with an analitical solution
 
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disfernanda.pdf (3.13 Mbytes)
Publishing Date
2008-01-18
 
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