Modelagem da interacao fluido-estrutura usando o metodo da fronteira imersa: aplicacao ao estudo do escoamento em torno de um cilindro confinado.

Resumo

O presente trabalho se insere na linha de pesquisa "Implementação de Ferramentas Computacionais para a Simulação de Escoamentos Turbulentos" do Laboratório de Mecânica dos Fluidos Computacional (LMFC) da UNESP Ilha Solteira. Seu principal objetivo concentra-se na implementação do método da fronteira imersa na versão bidimensional do programa de simulação Fluids, desenvolvido no próprio LMFC. Em seu estágio atual, este programa já é capaz de simular escoamentos tridimensionais, com a presença de obstáculos sólidos dentro do domínio de cálculo, via solução numérica das equações de Navier-Stokes, escritas em coordenadas cartesianas. Implementado com base no método volumes finitos, o programa permite o uso dos algoritmos SIMPLE e SIMPLEC para o acoplamento pressão-velocidade, além de oferecer diferentes opções de esquemas para o tratamento dos termos advectivos – diferenças centrais, upwind de primeira e de segunda ordem, power-law e QUICK. A metodologia de simulação de grandes escalas vem sendo empregada, com duas alternativas de modelos sub-malha para o cálculo da viscosidade turbulenta – Smagorinsky clássico ou modelagem dinâmica. A principal limitação do programa reside, atualmente, na sua incapacidade de simular escoamentos no interior de geometrias complexas ou que contenham superfícies móveis. Com a implantação do presente projeto, esta classe de problemas poderá ser tratada, ampliando consideravelmente o alcance e versatilidade da ferramenta. Nesta proposta, especificamente, o escoamento no interior de sistemas contendo válvulas automáticas acionadas por diferença de pressão será investigado.