Solução numérica por diferenças finitas em malha estruturada multibloco das equações de Navier-Stokes para escoamento compressível

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Almeida, Jeferson Osmar de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Equações de Navier-Stokes; Coordenadas generalizadas; Malhas estruturadas multibloco; Método explícito de MacCormack; Dinâmica dos fluidos computacional; Solução numérica; Códigos computacionais
• Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/40297

As equações de Navier-Stokes modelam um grande número de problemas práticos, principalmente em projetos e sistemas de engenharia. Somente em casos muito simples, é possível obter soluções analíticas para estas equações. Para a maioria dos problemas reais envolvendo o escoamento de fuidos, essas equações devem ser resolvidas através da dinâmica dos fluidos computacional. Portanto, é importante que o tratamento numérico utilizado seja confiável e que gere soluções numéricas satisfatórias. A implementação de códigos computacionais para solução das equações de Navier-Stokes para escoamento compressível ainda apresenta grandes desafios no que se refere a discretização e implementação dessas equações em coordenadas generalizadas para escoamento em geometrias complexas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi implementar um código computacional capaz de resolver as equações de Navier-Stokes em coordenadas generalizadas para escoamento compressível transiente e permanente em regime subsônico e supersônico em geometrias complexas bidimensionais. A solução numérica foi através do método de diferenças finitas explícito de MacCormack e com a utilização de malha estruturada multibloco. Através dessa metodologia, foi possível obter soluções numéricas satisfatórias, onde inicialmente o código computacional foi validado através do escoamento laminar em um canal, do escoamento laminar sobre um degrau descendente (backward facing step) e do escoamento sobre uma rampa curva. Após esse processo de validação, foi implementado um código computacional capaz de obter soluções para o escoamento compressível em uma geometria complexa bidimensional utilizando a técnica de multibloco.