Solução Numérica de Escoamentos Incompressíveis com Simulação de Grandes Escalas

Abstract

Neste trabalho, apresenta-se um método numérico para a simulação de escoamentos turbulentos incompressíveis. O escoamento é analisado empregando as equações de Navier-Stokes e uma equação de conservação de massa considerando a hipóteses de pseudo-compressibilidade. Para a simulação de escoamentos turbulentos, emprega-se a Simulação de Grandes Escalas (LES – Large Eddy Simulation) com os modelos clássico e de Smagorinsky dinâmico para as escalas inferiores à resolução da malha. O Método dos Elementos Finitos é empregado para a discretização do dominio espacial, utilizando o elemento isoparamétrico hexaédrico de oito nós. As matrizes do elemento correspondentes são obtidas analiticamente, empregando integração numérica reduzida. A influencia dos modelos LES, do refinamento da malha e do esquema numérico são analisados e os principais parâmetros do escoamento são calculados. Finalmente, resultados numéricos obtidos com o presente modelo são apresentados e analisados para dois exemplos clássicos (escoamento entre duas placas paralelas e cavidade com uma superfície móvel) com diferentes números de Reynolds para demonstrar a viabilidade do código computacional implementado.