SimulaÃÃo de escoamentos aerodinÃmicos compressÃveis utilizando esquemas nÃo oscilatÃrios de alta ordem de precisÃo em malhas nÃo estruturadas.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

O presente trabalho consiste no estudo, implementaÃÃo e anÃlise de mÃtodos nÃo-oscilatÃrios de alta ordem de precisÃo em malhas nÃo-estruturadas atravÃs da tÃcnica de volumes finitos. A motivaÃÃo deste trabalho surge da necessidade de se ter simulaÃÃes acuradas para os escoamentos com altos nÃmeros de Mach e, portanto, com fortes descontinuidades, que se pretende analisar. Nos Ãltimos anos, o grupo de dinÃmica dos fluidos computacional do Instituto de AeronÃutica e EspaÃo vem desenvolvendo ferramentas computacionais capazes de capturar com precisÃo as descontinuidades, ondas de choque e superfÃcies de contato, presentes nos escoamentos aerodinÃmicos de interesse. O objetivo principal do presente trabalho de pesquisa consiste em estudar os esquemas essencialmente nÃo-oscilatÃrios, do inglÃs essentially non-oscillatory (ENO), e os esquemas essencialmente nÃo-oscilatÃrios ponderados, do inglÃs weighted essentially non-oscillatory (WENO). Os esquemas ENO e WENO foram desenvolvidos com o propÃsito de capturar com acurÃcia descontinuidades presentes em problemas governados por equaÃÃes diferenciais parciais hiperbÃlicas. No desenvolvimento deste trabalho, vai-se utilizar uma ferramenta numÃrica de simulaÃÃo de escoamentos compressÃveis em duas dimensÃes jà desenvolvida pelo atual grupo de pesquisa. Esta ferramenta resolve as equaÃÃes governantes da mecÃnica dos fluidos atravÃs da tÃcnica de volumes finitos com uma formulaÃÃo que atribui os valores das propriedades conservadas aos centrÃides dos volumes de controle. O cÃdigo numÃrico trata de malhas com qualquer geometria poligonal, como triÃngulos e quadrilÃteros, alÃm de malhas hÃbridas compostas por ambos os elementos. As equaÃÃes de Euler em duas dimensÃes representam os escoamentos de interesse no presente trabalho. O processo de reconstruÃÃo dos esquemas ENO e WENO à descrito em detalhes para polinÃmios lineares, quadrÃticos e cÃbicos e, portanto, para esquemas numÃricos de segunda, terceira e quarta ordem de precisÃo. Estes polinÃmios interpolam variÃveis primitivas em pontos de quadraturas de Gauss utilizando molÃculas de cÃlculo determinadas por vizinhanÃas compostas por volumes de controle adjacentes a um volume principal. MÃtodos upwind sÃo utilizados para se aproximar os valores dos fluxos nas faces dos volumes de controle. As discretizaÃÃes temporais sÃo efetuadas por esquemas do tipo Runge-Kutta de alta ordem. Uma ferramenta multigrid à utilizada para acelerar a convergÃncia dos esquemas para soluÃÃes de estado estacionÃrio e uma tÃcnica de refinamento adaptativo de malha à utilizada para melhorar a qualidade da malha em regiÃes com altos gradientes das propriedades do escoamento. AplicaÃÃes em escoamentos aerodinÃmicos de interesse sÃo realizadas e os resultados sÃo comparados com a literatura e com os mÃtodos previamente implementados pelo grupo de pesquisa.

ASSUNTO(S)

aÃÃo nÃo-oscilatÃria dinÃmica dos fluidos computacional mÃtodo dos volumes finitos escoamento compressÃvel malhas nÃo-estruturadas (matemÃtica) mecÃnica dos fluidos anÃlise numÃrica simulaÃÃo computadorizada esquemas essencialmente nÃo-oscilatÃrios

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