Orientadores: Sávio Souza Venâncio Vianna, Rogério Gonçalves dos Santos

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um solver tridimensional de Navier- Stokes para análise de escoamentos turbulentos reativos em geometrias complexas. Os conceitos de Resistência Distribuída por Porosidade foram acoplados às técnicas de Flui- dodinâmica Computacional (CFD)...

Resumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um solver tridimensional de Navier- Stokes para análise de escoamentos turbulentos reativos em geometrias complexas. Os conceitos de Resistência Distribuída por Porosidade foram acoplados às técnicas de Flui- dodinâmica Computacional (CFD) e o algoritmo de distância de Gilbert-Johnson-Keerthi foi aplicado para descrever modelos geométricos como meios porosos. O solver foi desenvol- vido com base em um solver Euler compressível e bidimensional capaz e foi melhorado até se tornar um solver tridimensional capaz de resolver as equações de Navier-Stokes. A mo- delagem numérica foi conduzida dentro da abordagem tradicional de Reynolds-Averaged Navier Stokes (RANS) e o modelo de fechamento de turbulência foi abordado através da formulação de Boussinesq. O solver desenvolvido foi customizado para uma classe especí- fica de escoamentos turbulentos reativos, modelando o processo de combustão como uma explosão de gás. A abordagem demonstrou que pode manipular geometrias complexas dentro de um tempo computacional viável. Resultados numéricos para simulação de esco- amento não-reativos e reativos apresentaram as principais características previstas para o escoamento de fluidos e foi observado uma boa concordância com dados experimentais disponíveis na literatura

Abstract: This work proposes the development of a three-dimensional Navier-Stokes solver for anal- ysis of turbulent reacting flows in complex geometries. Concepts of Porosity Distributed Resistance were coupled with Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and the Gilbert-Johnson-Keerthi...

Abstract: This work proposes the development of a three-dimensional Navier-Stokes solver for anal- ysis of turbulent reacting flows in complex geometries. Concepts of Porosity Distributed Resistance were coupled with Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and the Gilbert-Johnson-Keerthi distance algorithm was applied in order to describe geometrical models as porous media. The solver was developed based on an initial two dimensional compressible Euler solver and have been improved until becomes a three-dimensional solver capable to compute the Navier-Stokes equations. The numerical modelling was conducted within the framework of traditional Reynolds-Averaged Navier Stokes (RANS) approach and the turbulence closure model was addressed via Boussinesq formulation. The developed solver was customized to a specific class of turbulent reacting flow by modelling combustion process as gas explosion. The approach has demonstrated that it can handle complex geometries within feasible computational time. Numerical findings for simulation of non-reacting flows and reacting flows present the main features of the fluid flow and good agreement with experimental data was observed

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