Análise de escoamento sobre corpo rígido ancorado por mola torcional utilizando o método pseudoespectral de Fourier

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dc.contributor.advisor-co1Borges, Adailton Silva
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1976568434573411
dc.contributor.advisor1Nascimento, Andreia Aoyagui
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4938165765006772
dc.contributor.referee1Nascimento, Andreia Aoyagui
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4938165765006772
dc.contributor.referee2Colherinhas, Gino Bertolucci
dc.contributor.referee3Duarte, Carlos Antônio Ribeiro
dc.creatorSantos, Jéssica Luana da Silva
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0594583620508506
dc.date.accessioned2024-09-16T18:40:27Z
dc.date.available2024-09-16T18:40:27Z
dc.date.issued2024-02-28
dc.description.abstractThe Brazilian energy matrix, historically dependent on hydroelectric plants, has been diversifying with increasing investment in alternative sources, such as wind energy. In this context, the present work aims to contribute to the study and analysis of flows over rigid bodies, with the objective of applying the Fourier Pseudospectral Method (FPM) coupled with the Immersed Boundary Method (IBM) to fluid-structure interaction problems. The first part of this work is based on the study of the applied methodologies, with FPM applied to the fluid model and the immersed boundary to represent the interaction between the structural and fluid domains. The mathematical model of the structure's movement is also addressed, including the nondimensionalization of the equation that models the rotational movement. Initially, the implementation of the one-dimensional code using FPM was carried out, with the use of the classic Runge-Kutta method and Euler method for temporal advancement, and later, comparisons with and without the immersed boundary methodology were analyzed. Verifications were also proposed in the already developed code, IMERSPEC2D, with the Taylor-Green problem, with and without the immersed boundary, in which it was found that the accuracy of the method even with the immersed boundary is not compromised in the region close to the body. Simulations for verification were investigated for problems involving a stationary rectangular cylinder, with different parameters that interfere with the dynamics of the flow, namely: Reynolds number, distance between plates, and thickness of the cylinder for the duct with a bump problem, and the aspect ratio and Reynolds number for the rectangular cylinder. In all these cases, the flow was treated as if it were strictly two-dimensional, in which the behavior of the wake is analyzed, using the code with the use of the optimized fourth-order Runge-Kutta method both for the temporal advancement of the fluid and for the structure. The expected results were compatible with the literature and with reference articles. In addition, the flow over the rectangular cylinder with one degree of rotational freedom was analyzed, and the obtained results would allow evaluating the precision of the methodology and highlighting some relevant phenomenological aspects related to the dynamic behavior of rigid bodies.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Anne Oliveira (an_oli@ufg.br) on 2024-09-09T19:14:15Z workflow start=Step: editstep - action:claimaction No. of bitstreams: 2 license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5) Dissertação - Jéssica Luana da Silva Santos - 2024.pdf: 21449338 bytes, checksum: d3b89083957a40da7ff55cd9f02e8ebf (MD5)en
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dc.description.resumoA matriz energética brasileira, historicamente dependente de usinas hidrelétricas, tem se diversificado com um crescente investimento em fontes alternativas, como a energia eólica. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o estudo e análise de escoamentos sobre corpos rígidos, tendo como objetivo aplicar o método pseudoespectral de Fourier (MPEFO) acoplado a metodologia da fronteira imersa (MFI) para problemas que envolvem interação fluido-estrutura. A primeira parte do presente trabalho baseia-se no estudo das metodologias aplicadas, sendo MPEFO aplicado ao modelo do fluido e a fronteira imersa para representar a interação entre os domínios estrutural e fluido. Aborda-se também o modelo matemático de movimentação da estrutura, incluindo a adimensionalização da equação que modela o movimento rotacional. Inicialmente, realizou-se a implementação do código unidimensional utilizando o MPEFO, com uso do método de Runge-Kutta clássico e método de Euler para o avanço temporal e posteriormente, comparações com e sem a metodologia da fronteira imersa foram analisadas. Ainda foram propostas verificações no código já desenvolvido, IMERSPEC2D, com o problema de Taylor-Green, com e sem a fronteira imersa, em que constatou-se que a acurácia do método mesmo com a fronteira imersa não é comprometida na região próxima ao corpo. As simulações para verificação foram investigadas para problemas envolvendo um cilindro retangular estacionário, com diferentes parâmetros que interferem sobre a dinâmica do escoamento, quais sejam: número de Reynolds, distância entre as placas e espessura do cilindro para o problema do duto com ressalto e a razão de forma e o número de Reynolds para o cilindro retangular. Em todos estes casos, o escoamento foi tratado como se fosse estritamente bidimensional, nos quais são analisados o comportamento da esteira, utilizando o código com o uso do método de Runge-Kutta de quarta ordem otimizado tanto para o avanço temporal do fluido quanto para estrutura. Os resultados esperados foram compatíveis com a literatura e com os artigos de referência. Além disso, analisou o escoamento sobre o cilindro retangular com um grau de liberdade rotacional, os resultados obtidos permitiriam avaliar a precisão da metodologia e destacar alguns aspectos fenomenológicos relevantes relacionados com o comportamento dinâmico de corpos rígidos.
dc.identifier.citationSANTOS, J. L. S. Análise de escoamento sobre corpo rígido ancorado por mola torcional utilizando o método pseudoespectral de Fourier. 2024. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13348
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectDinâmica dos fluidos computacionalpor
dc.subjectMétodo pseudoespectral de Fourierpor
dc.subjectMétodo da fronteira imersapor
dc.subjectInteração fluido-estruturapor
dc.subjectComputational fluid dynamicseng
dc.subjectFourier pseudo-spectral methodeng
dc.subjectImmersed boundary methodeng
dc.subjectFluid-structure interactioneng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.titleAnálise de escoamento sobre corpo rígido ancorado por mola torcional utilizando o método pseudoespectral de Fourier
dc.title.alternativeFlow analysis over a rigid body supported by a torsional spring using the Fourier pseudo-spectral methodeng
dc.typeDissertação

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