Algoritmos de integração temporal para solução adaptativa e paralela das equações de Navier-Stokes

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Canesin, Fábio César
• Orientador(a): Coutinho, Alvaro L. G. A.
• Banca de defesa: Camata, José Jerônimo, Elias, Renato Nascimento, Almeida, Regina Célia Cerqueira de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Departamento: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia civil; Método dos elementos finitos; Método variacional multi escala
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/9709

Escoamentos turbulentos são dominantes em aplicações industriais e no cotidiano, devido às vantagens inerentes as características do escoamento e a dificuldade de manutenção de escoamentos no regime laminar. A simulação numérica de escoamentos turbulentos apresenta desafios intrínsecos em função do elevado custo computacional para representação das estruturas do escoamento e não linearidades presentes. Na literatura existem metodologias diversas para um tratamento analítico das contribuições de pequenas escalas com o objetivo de atingir um custo computacional aceitável aos recursos disponíveis. Uma das metodologias mais recentes é o modelo variacional multi-escala (VMS) que traz a vantagem de não necessitar de um processo de filtragem de escalas, bem como ser uma generalização de estabilizações do tipo Petrov-Galerkin em formulações de elementos finitos. O presente trabalho busca avaliar formulações VMS atuais para a equação incompressível de NavierStokes junto de métodos de marcha no tempo de integração retrograda (BDF) em primeira e segunda ordem quanto a qualidade dos resultados e desempenho computacional, tanto escalabilidade como consumo energético. Foi ainda utilizada a solução do sistema linear de forma livre da formação da matriz Jacobiana (JFNK). A implementação foi realizada utilizando a biblioteca de código livre libMesh, escrita em C++ a biblioteca oferece diversas facilidades para o desenvolvimento eficiente para computação de alto desempenho, as execuções foram realizadas no supercomputador Lobo Carneiro e no protótipo Mont-Blanc, que faz uso de tecnologias emergentes.