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dc.contributor.advisor1Igreja, Iury Higor Aguiar da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6654924341615471pt_BR
dc.contributor.referee1Quinelato, Thiago de Oliveira-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9617352934964079pt_BR
dc.contributor.referee2Camata, José Jerônimo-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7065024769982205pt_BR
dc.creatorResende, Bernardo Coelho de Almeida-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8796539125062120pt_BR
dc.date.accessioned2023-11-14T15:00:45Z-
dc.date.available2023-11-14-
dc.date.available2023-11-14T15:00:45Z-
dc.date.issued2023-08-30-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16192-
dc.description.abstractThis work explores hybrid finite element formulations for turbulent flows modeled by a system of partial differential equations governed by the combination of ReynoldsAveraged Navier-Stokes (RANS) equations with turbulence models. This system entails numerical challenges due to convective effects, nonlinearity, and high computational cost. To overcome these difficulties, we’ve devised a strategy employing hybrid finite element methods for RANS and turbulence models, using upwind and discontinuity-capturing schemes to counter convective effects and Newton and Picard methods for linearization. Thus, the resulting hybrid formulation is time-integrated using a first-order implicit method, while continuous for the Lagrange multiplier reduces computational expenses during global system assembly. In this context, classical turbulence flow problems such as plane jet, backward-facing step, and flow around an airfoil are simulated using the Standard k-ε models, as well as those proposed by Launder-Sharma and Chien and the one-equation Spalart-Allmaras model. The proposed solver methodology is extensively tested and validated against experimental data and/or numerical solutions from the open-source OpenFOAM software. The results for the k-ε model show a good agreement between the hybrid method, OpenFOAM approximations, and literature data. In the case of the Spalart-Allmaras model, except for the airfoil where relatively close results are observed, the approximations obtained by the hybrid formulation are in excellent agreement with the ones from OpenFOAM.pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho estuda formulações de elementos finitos híbridos para escoamentos turbulentos modelados por um sistema de equações diferenciais parciais regido pela combinação das equações médias de Navier-Stokes, conhecidas como RANS, com os modelos de turbulência. Este sistema apresenta uma série de dificuldades numéricas de resolução, dentre elas destacamos a predominância dos efeitos convectivos, não linearidade das equações e elevado custo computacional dependendo da estratégia de aproximação. Buscando contornar estas dificuldades, desenvolvemos uma estratégia de resolução que emprega métodos híbridos para a discretização espacial tanto para as equações RANS quanto para os modelos de turbulência. Nesta estratégia, utilizamos esquemas upwind e de captura de descontinuidade para mitigar os efeitos predominantemente convectivos e os métodos de Newton e Picard para linearização das equações. Assim, a formulação híbrida resultante da discretização no espaço é integrada no tempo usando um método implícito de primeira ordem. Além disso, aproximações contínuas são utilizadas para a montagem do sistema global com o intuito de reduzir o custo computacional das simulações. Neste contexto, são simulados problemas clássicos de turbulência como jato plano, degrau descendente e aerofólio utilizando os modelos de turbulência k-ε Padrão e os propostos por Launder-Sharma e Chien e também o modelo de uma equação de Spalart-Allmaras. Em todos os casos simulados, a metodologia de resolução proposta é extensivamente testada e validada por dados experimentais e/ou por soluções numéricas obtidas pelo simulador livre OpenFOAM. Os resultados para o modelo k-ε demonstram uma boa concordância entre o método híbrido, as aproximações do OpenFOAM e os dados da literatura. No caso do modelo Spalart-Allmaras, com exceção do aerofólio onde são observados resultados comparativamente próximos, os resultados obtidos pela formulação híbrida estão em excelente concordância com o OpenFOAM.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICE – Instituto de Ciências Exataspt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Modelagem Computacionalpt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/*
dc.subjectMétodo de elementos finitospt_BR
dc.subjectMétodo híbridopt_BR
dc.subjectModelagem da turbulênciapt_BR
dc.subjectRANSpt_BR
dc.subjectModelo k-εpt_BR
dc.subjectModelo spalart-allmaraspt_BR
dc.subjectFinite element methodpt_BR
dc.subjectHybrid methodpt_BR
dc.subjectTurbulence modelingpt_BR
dc.subjectSpalart-allmaras modelpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.titleMétodos de elementos finitos híbridos para modelos RANS de turbulênciapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
Appears in Collections:Mestrado em Modelagem Computacional (Dissertações)



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