Desenvolvimento de software de CFD para modelagem Quase-3D refinada dos escoamentos e do transporte de contaminantes em canais abertos e rios naturais

Resumo

Baseado nos resultados da pesquisa anterior do candidato associando com suas experiências na construção de sistemas de visualização gráfica e da análise gráfica, o projeto proposto destina-se ao desenvolvimento de programas computacionais de uso geral e do software CFD (dinâmica de fluidos computacional) para a modelagem refinada dos escoamentos e do transporte de contaminantes em canais aberto e em rios naturais. As principais características esperadas do software final deste projeto deverão atingir os seguintes objetivos: (a) resolver efetivamente na sua forma mais geral as equações não-simplificadas de continuidade, de Navier-Stokes, de Reynolds, de transporte, dos parâmetros de turbulência e outras equações escalares de transporte; (b) utilizando a malha não-ortogonal para o ajuste de contornos; (c) empregando o arranjo uniforme não-uniforme das variáveis espacialmente dispostas (spatially collocated variable arrangement); (d) fazendo uso dos métodos das variáveis primitivas, dos volumes finitos (FVA) e o método iterativo com malhas múltiplas; (e) o software deve ter a capacidade de modelar o fenômeno de descarga através de tipos diferentes de entrada e de saída; (f) simulação e prognóstico do escoamento de densidade variável incompressível, do escoamento estável e instável, com turbulência e sem turbulência nos domínios regulares e irregulares com variações do leito topológico e escoamentos sob a elevação superficial d'água. O projeto gostaria de contar três colaboradores convidados (professores na UFSCar e na USP). Os programas computacionais de uso geral e o software desenvolvido deverão ser utilizados fácil e convenientemente por os usuários no mondo, especialmente para aqueles que trabalham nas áreas das engenharias civil, ambiental, de recursos hídricos e costeira. Os possíveis usuários do produto incluem cientistas, ambientalistas, professores e estudantes. Apesar das respectivas especialidades, podem carecer um treinamento especial sobre as complicadas teorias de modelagem de turbulência, métodos numéricos, e hidráulica computacional e CFD. Através de um treinamento adequado ou com a ajuda do manual e guia de usuário oferecido pela empresa, os usuários do mundo todo podem utilizar a ferramenta numérica desenvolvida com sucesso. Espera-se que os produtos que serão desenvolvidos sejam úteis, principalmente nas investigações numéricas e no tratamento de vários problemas do escoamento e da poluição. Ambos muito importantes tanto na pesquisa científica quanto na aplicação da engenharia dos corpos d'água rasos e extensos como canais libertos, rios naturais, lagos, reservatórios, estuários e águas litorâneas. (AU)