Dissertação
Interação fluido-estrutura em cilindros utilizando dinâmica dos fluidos computacional
Fluid Structure interaction over cylinders with computational fluid dynamics
Registro en:
RIBERA, Rodrigo Lisita. Fluid Structure interaction over cylinders with computational fluid dynamics. 2007. 159 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
Autor
Ribera, Rodrigo Lisita
Institución
Resumen
The purpose of this work was the development of a computer code for structural systems to
be coupled with the code for tridimensional flow calculus, with the physical virtual model,
developed at the Laboratory of Heat and Mass Transfer and Fluid Dynamics (LTCM),
(named Fluids3D), allowing the numerical simulation and analysis of the fluid structure
interaction over tridimensional deformable geometries. For the structure solution four
versions of the code were developed; the first one uses the finite difference method for the
discretizations of the spatial term of the Euller Bernoulli beam equation and fourth order
Runge-Kutta method for the temporal solution term and the three others use the finite
element method for the structural discretization and the direct integration method of
Newmark Beta for the resolution of the transient term. In the second and third versions,
respectively, were used beam elements with three and six degrees of freedom per node. In
the fourth, the global matrices were assembled based on the elemental matrices obtained
from commercial code. The initial interest was in the analysis of flow over risers and the
entire dissertation was developed with this focus. However, fluid-structure interaction is a
field with lots of applications, and with the perspective that this line of research will increase
at the LTCM, a structural code allowing the simulation of geometries others than the cylindric
was developed. The preliminary results are very promising, as the coupled simulations are
converging and presenting consistent results. With the computational capacity of the LTCM
gradually increasing, we hope that the simulation of risers with large aspect ratios will be,
soon, possibly to be executed. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Mestre em Engenharia Mecânica O objetivo deste trabalho foi desenvolver um código para o modelo estrutural que pudesse
ser acoplado ao código para cálculo de escoamento tridimensional, com modelo físico
virtual, desenvolvido no Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos
Fluidos (LTCM) (denominado Fluids3D), permitindo a simulação numérica e a análise da
interação fluido estrutura sobre geometrias deformáveis tridimensionais. Foram
desenvolvidas quatro versões do código para a solução estrutural: a primeira utiliza o
método de diferenças finitas para a discretização do termo espacial da equação de viga de
Euler-Bernoulli e o método de Runge-Kutta de quarta ordem para a resolução do termo
temporal e as demais utilizam o método de elementos finitos para a discretização estrutural
e o método de integração direta de Newmark-Beta para a resolução temporal. Na segunda e
terceira versões foram utilizados elementos de viga com, respectivamente, três e seis graus
de liberdade por nó. Na quarta, as matrizes globais utilizadas são montadas com base nas
matrizes elementares fornecidas por código comercial. O interesse inicial foi na análise de
escoamentos em risers de exploração de petróleo e toda a dissertação foi desenvolvida com
este foco. Contudo, a interação fluido estrutura é um campo com diversas áreas de
aplicação e, com a perspectiva de que esta linha de pesquisa tenha prosperidade no LTCM,
buscou-se desenvolver um código estrutural que possibilite trabalhar com outras geometrias
além da cilíndrica, encontrada em risers. Os resultados preliminares são bastante
animadores, pois as simulações acopladas têm convergido e apresentado resultados
consistentes. Com o gradual aumento da capacidade computacional disponível no LTCM
espera-se que a simulação de risers com grandes razões de aspecto seja, em pouco tempo,
possível de ser executada.
Ítems relacionados
Mostrando ítems relacionados por Título, autor o materia.
-
Comparação do desempenho de fluidos de corte de base vegetal e mineral no torneamento do aço ABNT 1050
Carvalho, Deborah Oliveira Almeida -
Mecánica de fluidos para todos : ABC de la tecnología
Rodríguez, Julio Mario; Fernández, Germán; Peláez, Jairo