Comparação entre duas tecnicas de discretização de dominios irregulares aplicadas a problemas de condução do calor bidimensionais
Cristiano Henrique de Oliveira Mascarenhas
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP M373c
Campinas, SP : [s.n.], 2001.
125p. : il.
Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Resumo: Há várias aplicações onde as técnicas de geração de malhas são empregadas: na aeronin9-mica (cálculo de coeficientes de arrasto), em trocadores de calor (cálculo do número de Nusselt), etc. Neste trabalho buscou-se mostrar a eficácia das técnicas de geração de malha na solução de problemas...
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Resumo: Há várias aplicações onde as técnicas de geração de malhas são empregadas: na aeronin9-mica (cálculo de coeficientes de arrasto), em trocadores de calor (cálculo do número de Nusselt), etc. Neste trabalho buscou-se mostrar a eficácia das técnicas de geração de malha na solução de problemas de engenharia, com geometrias irregulares, como em banco de tubos, por exemplo. Nestes casos, uma malha ajustada à fronteira do corpo favorece a obtenção de soluções numéricas mais confiáveis. Das metodologias implementadas, a geração elíptica (que tem como base um sistema de equações diferenciais parciais não-lineares), permite controlar certas carecterísticas desejadas, como ortogonalidade e espaçamento (nas fronteiras). Neste caso, as equações originais são resolvidas no plano lógico. A obtenção das carecterísticas especiais, depende da implementação de certas funções de controle. Na técnica multibloco, divide-se o domínio principal em duas sub-malhas independentes, a polar e a cartesiana. O acoplamento destas exige uma rotina para passar dados entre as malh8.s, na região de contato, via interpolação. Buscou-se, aqui, compará-las, com o objetivo de aferir a importância da malha gerada na precisão do campo analisado (um problema de condução do calor bidimensional é usado nesta aferição). O laplaciano é resolvido em coordenadas generalizadas e nas coordenadas polar e cartesiana, usando-se o método de volumes finitos nas discretizações. Os resultados obtidos foram plotados, analisados e comparados com uma solução exata, tendo sido observadas tendências semelhantes (física e geométrica), mas ganho muito superior para a técnica elíptica
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Abstract: There are many applications where one of the techniques here used are applied with relevance, for instance, into aerodynamics in the calculus of drag coefficient, in the heat exchangers (calculus of Nusselt number). In this work it was sougth to show the efficacy of grid generation...
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Abstract: There are many applications where one of the techniques here used are applied with relevance, for instance, into aerodynamics in the calculus of drag coefficient, in the heat exchangers (calculus of Nusselt number). In this work it was sougth to show the efficacy of grid generation techniques on the solution of engeneering problems. Specifically at one geometry type tube banks, by sample. In these cases a grid boundary fitted increases greatly the obtention of more reliable numerical solutions. In this context, two strategies for grid generation were developed. The elliptical approach (which has as basis a system of non-linear partial differential equations) implemented, permits to obtain automatically specific characteristics such as specified space and ortoghonality (both in the boundary). The equations are solved into transformed plane using TDMA solver. To obtain those conditions control functions are implemented. In the second strategy, multibloc technique, the main domain is divided into two independent sub-grids, one polar and other cartesian. The join of sub-grids demands a procedure for information transfer, on the contact boundary, by interpolation. In this study there was a focus to analyse the two strategies comparatively with the aim of gauging the importance of grid genaration on the accurancy over the field of temperature. A bidimensional heat transfer problem is used to check it out. The laplacian operator is solved in generalized, polar and cartesian coordinates, using finite volumes method into discretizations. The results obtained were plotted, analysed and compared with an exact solution, have been observed similar tendencies (physics and geometrics) but with stronger gains for the elliptic formulation
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Cristiano Henrique de Oliveira Mascarenhas
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