Uma formulação de volumes finitos 3D utilizando malhas OcTree
| Ano de defesa: | 2018 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil UFRJ |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://hdl.handle.net/11422/11406 |
Resumo: | In order to better handle problems with complex domain, a numerical scheme with OcTree meshes based on the Finite Volume Method is developed in the present work. The main feature of this mesh with cube form is that the ratio between the edges of two volumes retains a power of two. The possibility of having small volumes adjacent to irregular interfaces leads to a more precise capture of interfaces. Regions with constant property can be represented by larger volumes, resulting in saving both memory and CPU time. On the other hand, in the case of the study of seismic waves, the use of larger volumes in regions with higher wave propagation velocity reduces significantly data storage and processing time. Differential discrete gradient and divergent operators are constructed through the assembly of matrices that connect the volumes to their faces. In addition, two new approaches to the differential gradient operator are developed, aiming at raising the original approximation order and minimizing numerical reflections by virtue of the nonconforming mesh. The proposed technique is applied and discussed to phenomena governed by the heat and wave equations with substantially great practical interest, including a modeling of a treatment for cancer by hyperthermia and of the propagation of acoustic waves in complex geological environments. |
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Uma formulação de volumes finitos 3D utilizando malhas OcTreeA 3D finite volume formulation using OcTree meshesModelagemSísmicaOcTreeCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILIn order to better handle problems with complex domain, a numerical scheme with OcTree meshes based on the Finite Volume Method is developed in the present work. The main feature of this mesh with cube form is that the ratio between the edges of two volumes retains a power of two. The possibility of having small volumes adjacent to irregular interfaces leads to a more precise capture of interfaces. Regions with constant property can be represented by larger volumes, resulting in saving both memory and CPU time. On the other hand, in the case of the study of seismic waves, the use of larger volumes in regions with higher wave propagation velocity reduces significantly data storage and processing time. Differential discrete gradient and divergent operators are constructed through the assembly of matrices that connect the volumes to their faces. In addition, two new approaches to the differential gradient operator are developed, aiming at raising the original approximation order and minimizing numerical reflections by virtue of the nonconforming mesh. The proposed technique is applied and discussed to phenomena governed by the heat and wave equations with substantially great practical interest, including a modeling of a treatment for cancer by hyperthermia and of the propagation of acoustic waves in complex geological environments.Com o objetivo de melhor representar domínios complexos, neste trabalho é desenvolvido um esquema numérico com malhas OcTree baseado no Método dos Volumes Finitos. Este tipo de malha tem como principal característica ser formada apenas por cubos tal que a razão entre as arestas de dois volumes é sempre uma potência de dois. A possibilidade de ter pequenos volumes próximos a interfaces irregulares permite uma mais detalhada discretização. Além disto, regiões onde a propriedade do meio é constante podem ser representadas por volumes maiores, economizando-se assim memória e tempo. São construídos operadores diferenciais discretos gradiente e divergente, através da montagem de matrizes que conectam os volumes a suas faces e duas novas aproximações para o operador diferencial gradiente são desenvolvidas, visando-se elevar a ordem de aproximação original e minimizar reflexões numéricas em virtude da malha ser não conforme. A técnica proposta é aplicada e discutida em fenômenos governados pelas equações do calor e da onda, incluindo a modelagem de um tratamento para o câncer por hipertermia e a propagação de ondas acústicas em ambientes geológicos complexos.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUFRJMansur, Webe Joãohttp://lattes.cnpq.br/9499429606822923http://lattes.cnpq.br/1190307564705419Di Bartolo, Leandrohttp://lattes.cnpq.br/5878924832519531Peters, Franciane ConceiçãoLoureiro, Felipe dos SantosPonte Neto, Cosme Ferreira daCosta-Félix, Rodrigo Pereira Barreto daValente, André Guimarães2020-03-05T13:11:21Z2023-12-21T03:06:53Z2018-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/11406porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:06:53Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/11406Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:06:53Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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