TCCgrad
Algoritmo para automatização da geração de malha e simulação do escoamento em torno de cilindros tandem com uso de ferramentas de código livre
Autor
Batista, Patrick Alexandre
Institución
Resumen
TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Engenharia Aeroespacial. Os fenômenos associados à geração de arrasto em cilindros em tandem são
encontrados em diferentes aplicações de engenharia como plataformas offshore na
indústria oceânica, ou trens de pouso de aeronaves. Simulações em mecânica dos
fluidos computacional são utilizadas no projeto de tais sistemas e a etapa de geração
de malha é crucial para a qualidade dos resultados obtidos. Tendo em vista sua
otimização, é proposto um algoritmo para geração automatizada da geometria e
malha, utilizando ferramentas de código aberto, como o OpenFOAM e o
snappyHexMesh. Critérios de qualidade são estabelecidos e estudos de refino de
malha na esteira dos cilindros e na região da camada limite são conduzidos, assim
como a análise da influência da largura do domínio nos resultados. Tais análises visam
buscar uma solução de compromisso entre acurácia e custo computacional. Para fins
de validação, os resultados são confrontados com dados experimentais da literatura
para os coeficientes de arrasto, pressão e perfis de velocidade na esteira. Pode-se
concluir que, apesar das limitações, foram obtidos resultados próximos aos
experimentais. Desta forma o modelo apresentado mostra-se uma boa ferramenta
para análises iniciais durante o projeto de sistemas de engenharia. The phenomena associated with the generation of drag on tandem cylinders are found
in different engineering applications such as offshore platforms in the naval industry,
or aircraft landing gear. Simulations in computational fluid mechanics are used in the
design of such systems and the mesh generation step is crucial for the quality of the
obtained results. In view of optimization it, an algorithm for automated generation of
geometry and mesh is proposed, using open-source tools, such as OpenFOAM and
snappyHexMesh. Quality criteria are adopted and mesh refinement studies in the
cylinder wake and in the boundary layer region are controlled, as well as the analysis
of the influence of the domain width on the results. Such analyses aim to find a
compromise between accuracy and computational cost. For validation purposes, the
results are compared with experimental data from the literature for drag coefficients,
pressure and velocity profiles in the wake region. It can be concluded that, despite the
limitations, results close to the experimental ones were obtained. In this way, the
presented model proves to be a good tool for initial analysis during the design of
engineering systems.