Simulação numérica de escoamentos rasos usando o método de volumes finitos.

• Ano de defesa: 1998
• Autor(a) principal: Mejia Marcacuzco, Jesus Abel
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Escoamento; Flow
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3147/tde-27032025-080457/

A solução numérica de problemas envolvendo escoamentos rasos em canais é usualmente obtida através de métodos, em que as equações diferenciais governantes são resolvidas simultaneamente. No presente trabalho, é desenvolvido um modelo matemático de escoamento raso permanente e bidimensional em sistema de coordenadas cartesianas, baseado nas equações de conservação da massa e de momentum na forma totalmente conservativa. As equações diferenciais de momentum são resolvidas segregadamente, e a profundidade obtida a partir da equação de conservação da massa. Em virtude do forte acoplamento existente entre as equações e a presença de termos não lineares, foi utilizado o método numérico de Volumes Finitos, que garante a conservação das grandezas envolvidas ao nível de volume de controle global. As equações são resolvidas para malha deslocada usando o esquema de discretização da Lei-Potencial. As equações de discretização, mostraram que o campo de velocidade é proporcional ao quadrado da profundidade, e a mesma profundidade e sendo assim os algoritmos SIMPLE, SIMPLER e SIMPLEC não poderão ser usados diretamente na solução do acoplamento profundidade-velocidade. Portanto, o problema de acoplamento profundidade-velocidade é analisado e logo depois, é descrito um algoritmo similar ao SIMPLEC para a solução numérica. A flexibilidade do modelo no tratamento de escoamentos subcríticos e supercríticos é assegurada pelo processo de linearização dessa equação em que tanto asprofundidades e velocidades são mantidas ativas. Os resultados numéricos do modelo, obtidos para diversos escoamentos em canais prismáticos, concordam bem com a análise teórica de escoamento em canais e mostram que o método é eficiente, simples, e de boas características de convergência.