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Habilitation Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-04022020-172038
Document
Author
Full name
Fernando Akira Kurokawa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Committee
Gonçalves, Orestes Marracini (President)
Oliveira, Aurelio Ribeiro Leite de
Ranga, Alagacone Sri
Saraiva, Antonio Mauro
Souza, Leandro Franco de
Title in Portuguese
Contribuições das investigações de técnicas numéricas para o desenvolvimento de modelagens em CFD para problemas de engenharia civil.
Keywords in Portuguese
Dinâmica dos fluidos computacional
Interação fluido-estrutura
Métodos upwind de alta resolução
Simulação numérica
Turbulência (Modelos)
Abstract in Portuguese
A utilização de técnicas computacionais em dinâmica dos fluidos para a predição quantitativa das características de um escoamento vem crescendo exponencialmente nos últimos anos. Com o advento da tecnologia computacional tornaram-se possíveis a modelagem em CFD (Computational Fluid Dynamics) de inúmeros problemas complexos em diversas áreas da engenharia, como por exemplo, interação fluido-estrutura, escoamentos em canais, vertedouros e barragens, ventilação natural, entre outros. No entanto, algumas deficiências aparecem quando se pretende trabalhar com esses problemas utilizando a abordagem de CFD. Em geral, os escoamentos são turbulentos com números de Reynolds elevados, o que se faz necessário o uso de um modelo de turbulência. Além da escolha adequada do modelo, é preciso também tratar adequadamente os termos não lineares que aparecem nas equações de transporte introduzido por ele. Dentro deste cenário, propõe-se no presente texto sistematizar a pesquisa atual do proponente sobre as contribuições das investigações de métodos numéricos e modelos de turbulência para o desenvolvimento de modelagens computacionais para serem aplicados à problemas de engenharia de civil. Uma descrição abrangente de resultados de verificação e validação de métodos numéricos associados à modelos de turbulência para resolver problemas complexos são apresentados. Esses dados constatam que os métodos propostos são boas alternativas para desenvolver modelagens mais eficientes.
Title in English
Contributions of investigations of numerical techniques to the development of CFD modeling for civil engineering problems
Keywords in English
Computational fluid dynamics
Fluid-structure interaction
High-resolution upwind schene
Numerical simulation
Turbulence models
Abstract in English
The use of computational techniques in fluid dynamics for the quantitative prediction of flow characteristics has been growing exponentially in recent years. With the advent of computational technology, it became possible to model in Computational Fluid Dynamics many complex problems in several areas of engineering, such as fluidstructure interaction, spillways, dam-break flood, natural ventilation among others. However, some shortcomings arise when one intends to work with these problems using CFD approach. In general, the flows are turbulent with high Reynolds numbers, which makes it necessary to use a turbulence model. In addition to the adequate choice of the model, it is also necessary to adequately treat the nonlinear terms that appear in the transport equations. Within this scenario, in the presente text it is proposed in to systematize the current research of the proponent on the contributions of the investigations of numerical methods and turbulence models for the development of computational modeling to be applied to civil engineering problems. A comprehensive description of verification results and validation of numerical methods associated with turbulence models to solve complex problems are presented. These data show that the proposed methods are good alternatives to develop more efficient modeling.
 
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Publishing Date
2020-03-06
 
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