Um sistema computacional utilizando uma formulaÃÃo de passo fracionado e o mÃtodo dos elementos finitos por arestas para a anÃlise de escoamentos incompressÃveis tridimensionais usando computaÃÃo paralela
AUTOR(ES)
Alessandro Romario Echevarria Antunes
DATA DE PUBLICAÇÃO
2008
RESUMO
O objetivo do presente trabalho à desenvolver um sistema computacional capaz de simular numericamente escoamentos laminares de fluidos governados pelas EquaÃÃes de Navier- Stokes escritas na sua forma incompressÃvel, com variÃveis primitivas em domÃnios tridimensionais. Para tal, o fluido à considerado viscoso e incompressÃvel, e no domÃnio fluido emprega- se uma formulaÃÃo com estabilizaÃÃo da convecÃÃo e da pressÃo do tipo SU (Streamline Upwind), o MÃtodo dos Elementos Finitos e o MÃtodo do Passo Fracional para realizar o fracionamento dos sistemas de equaÃÃes algÃbricas no tempo, resultando em uma formulaÃÃo monolÃtica, e com estabilidade de segunda ordem no tempo. Foi utilizada uma estrutura de dados baseada nas arestas dos elementos tetraÃdricos lineares, que apresentam como principal vantagem o ganho de tempo computacional, visto que cada termo pode ser obtido via prÃprocessamento na forma de coeficientes de contribuiÃÃo de cada aresta. O programa foi escrito em linguagem FORTRAN 90. Foram aplicados os conceitos de computaÃÃo paralela em computadores com memÃria distribuÃda para permitir a anÃlise de problemas de grande porte, comuns na DinÃmica dos Fluidos Computacional. Utilizou-se a decomposiÃÃo de domÃnio via PARMETIS (Parallel Graph Partitioning and Sparse Matrix Ordering) para particionar a malha computacional e MPI (Message Passing Interface) para viabilizar a comunicaÃÃo paralela. TambÃm foi utilizado o pacote PETSc (Portable Extensible Toolkit for Scientific Computations), que possui uma vasta gama de estruturas paralelas Ãteis no desenvolvimento de algoritmos paralelos para computaÃÃo distribuÃda. Diversas aplicaÃÃes foram analisadas de forma a verificar e validar o sistema computacional desenvolvido. Os resultados obtidos nas anÃlises estÃo em conformidade com dados experimentais, teÃricos e numÃricos disponÃveis na literatura.
ASSUNTO(S)
parallel computing equaÃÃes de navier-stokes incompressÃveis fractional-step method finite element method mÃtodo dos elementos finitos engenharia civil computaÃÃo paralela mÃtodo do passo fracionado incompressible navier-stokes equations
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