Aplicação de um Método de Partículas Lagrangiano para a Solução de Problemas do Transporte da Vorticidade e da Transferência de Calor e Massa

Descrição

Este projeto de pesquisa tem como objetivo dar sequência no desenvolvendo de técnicas avançadas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) para a análise de escoamentos utilizando um Método de Partículas Lagrangiano (MPL). Os exemplos de aplicação escolhidos envolvem: (i) vibração estrutural em base elástica com efeitos de interferência dos tipos confinamento de parede e rugosidade superficial; (ii) separação de fases envolvendo partículas (fase dispersa) presentes em um fluido (fase contínua) por efeitos gravitacional e térmico; (iii) interferência entre elementos hidromecânicos de máquinas de fluxo hidráulicas com efeitos de rugosidade superficial e acústica. Os avanços conseguidos em projetos anteriores têm permitido a obtenção de resultados importantes para configurações de escoamentos mais simples. Os escoamentos escolhidos como exemplos de aplicação neste projeto despertam interesse no meio tecnológico, pois aparecem com grande frequência nas engenharias aeroespacial, de petróleo, marítima (naval e oceânica) e mecânica, e também no meio científico, uma vez que se trata do estudo de fenômenos complexos originados de escoamentos com diferentes efeitos de interferência. Ainda do ponto de vista científico, o projeto de pesquisa busca ampliar a compreensão de mecanismos físicos associados à redução da força de arrasto (e controle da frequência de desprendimento de vórtices) em corpos rombudos oscilantes de parede rugosa na presença do efeito solo; melhorar a eficiência na separação de emulsões óleo-em-água (O/A) por decantação e troca de calor; e incluir efeitos de rugosidade superficial e acústica no movimento relativo entre elementos hidromecânicos de máquinas de fluxo hidráulicas, tais como, rotor e estator ou rotor e voluta. A abordagem numérico-computacional aplicada neste projeto realiza o acompanhamento individual de partículas, que carregam informações importantes sobre vorticidade, calor ou massa. Processamento paralelo é empregado para a redução do tempo final de uma simulação numérica típica. As simulações numéricas são realizadas através de um algoritmo, desenvolvido em linguagem de programação FORTRAN/LINUX, paralelizado utilizando o padrão OPEN MP, o qual permite a criação de programas paralelos com compartilhamento de memória.