Avanços em Engenharia Automobilística
Acesso livre
ISSN: 2167-7670
ISSN: 2167-7670
Xesus Nogueira and Luis Ramírez
A simulação numérica é hoje em dia uma ferramenta fundamental na ciência e engenharia. Ela está envolvida em quase todas as disciplinas e é usada em quase todos os campos de pesquisa. Em particular, a dinâmica de fluidos computacional (CFD) se tornou uma ferramenta essencial tanto em design quanto em pesquisa. O desenvolvimento de métodos numéricos para a simulação de problemas envolvendo geometrias altamente complexas, que são frequentes em muitos problemas de engenharia, continua sendo um campo de pesquisa muito ativo em dinâmica de fluidos computacional. No entanto, os métodos CFD atuais sofrem de uma série de desvantagens: O uso de CFD no processo de design aeroespacial é severamente limitado pela incapacidade de prever com precisão e confiabilidade fluxos turbulentos com regiões significativas de separação e; atualmente, as técnicas numéricas padrão em CFD são principalmente métodos baseados em grade. A geração de malha e a adaptabilidade continuam sendo gargalos significativos no fluxo de trabalho CFD. Nesse contexto, o uso de métodos sem malha pode ser interessante para problemas envolvendo limites deformáveis ou móveis no meio de propagação ou fluxos multifásicos. Além disso, esses métodos não exigem uma malha para a discretização e, então, podem superar um dos gargalos mais importantes no processo de design. Neste trabalho, propomos um novo método sem malha de alta precisão, estável e baixa dissipação baseado em uma discretização de Galerkin de um conjunto de equações de conservação em uma abordagem arbitrária Lagrangiana Euleriana (ALE), usando mínimos quadrados móveis como funções de peso para a discretização de Galerkin.
Diferentemente da maioria das abordagens comuns de hidrodinâmica de partículas suaves (SPH), o método proposto usa solucionadores de Riemann em vez da abordagem de viscosidade artificial para evitar oscilações perto de choques. A estabilidade do esquema é alcançada pelo recente paradigma de detecção de ordem ótima multidimensional a posteriori. Usando funções de mínimos quadrados móveis (MLS), a partição da propriedade da unidade é verificada mesmo perto de choques, o que permite que o método obtenha resultados muito precisos. Publicações recentes 1. E Gaburov e K Nitadori (2011) Astrophysical weighted particle magnetohydrodynamics. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 414:129???154. 2. PF Hopkins (2015) Uma nova classe de métodos de simulação hidrodinâmica precisos e sem malha. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 450(1):53-110. 3. S Clain, S Diot e R Loubre (2011) Um método de volume finito de alta ordem para sistemas de leis de conservação - detecção de ordem ótima multidimensional (MOOD). Journal of Computational Physics 230:4028???4050. 4. X Nogueira, L Ramrez, S Clain, R Loubre, L Cueto Felgueroso e I Colominas (2016) Método SPH de alta precisão com limitação de detecção de ordem ótima multidimensional. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 310:134???155