PROGRAMAÇÃO

OPENING PLENARY

Application of Advanced Computational Fluid Dynamics techniques

Prof. Weeratunge Malalasekera

Wolfson School of Mechanical, Electrical and Manufacturing Engineering. Loughborough
University, Loughborough, Leics LE11 3TU. United Kingdom

Design, improvements, and operation of engineering devices and process which involve fluid dynamics will require a good understanding of fluid flow, combustion and heat transfer. The development of new technologies also requires analytical and evaluation techniques. In this regard, Computational Fluid Dynamics (CFD) is now being used in many applications and its use for the modelling and design has become common and essential practice. CFD has the ability to predict detailed aerodynamic and other performance parameters of many devices and processes and it has become a useful research and development tool. Recent advances in Large Eddy Simulation (LES) techniques in CFD and the availability of high-performance computing (hpc) resources have made CFD calculations to be more accurate, simulations very realistic and useful for the improvement of many processes. CFD modelling of combustion, for example, can be applied to model vastly complex devices such as gas turbines, i.c. engines and safetyrelated processes. In this plenary lecture, current practices of Computational Fluid Dynamics techniques and modelling options are discussed and examples of advanced CFD applications are presented.

About the book: The use of Computational Fluid Dynamics to simulate and predict fluid flows, heat transfer and associated phenomena continues to grow throughout many engineering disciplines. On the back of ever more powerful computers and graphical user interfaces CFD provides engineers with a reliable tool to assist in the design of industrial equipment often reducing or eliminating the need for performing trial-and-error experimentation.
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PLENARY I

Modelagem Matemática e Experimentação Computacional Aplicadas à Fluidodinâmica

Aristeu da Silveira Neto

Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Mecânica – Laboratório de Mecânica dos Fluidos

A experimentação computacional passoua ter uma importância similar à experimentação material. Partindose de um problema físico, o caminho natural para a sua análise passa poruma modelagem preliminar, aqui denominada modelagem física. Após essa, habilitase àmodelagemmateriale àsmodelagensmatemáticae computacional. Com esses dois tipos de modelagens, material e matemáticocomputacional, a riqueza de informação e as possibilidades de complementariedade caracterizam umnovo potencial de solução de problemas. A capacidade de solução de problemas, da comunidade mundial, nos últimos dez anos, aumentou em duas ordens de grandeza, em função dessa simbiose entre essas duas formas de experimentação. A experimentação computacionalpermite que se tenha acesso a informações complementares e até mesmo a informações que seria muito difíceis de ter acesso por experimentação material. Para tanto, é de crucial importância a eficiência e a robustez dos modelos computacionais. A eficiência é fundamental, uma vez que se necessita de grandes capacidades de processamento e de armazenamento de dados. O limite é a capacidade dos sistemas de processamento paralelo. Seria um erro esperar que se possa resolver problemas às custas de força bruta, ou seja, esperar por máquinas cada vez mais poderosas para processaros modeloscomputacionais baseados em métodos obsoletos e ineficientes. Fazse necessário investir massivamente em metodologias modernas, robustas, eficientes e confiáveis. Será apresentada, no presente trabalho, uma metodologia para a solução de problemas interdisciplinares e multiescalas em mecânica dos fluidos. Os problemas mais frequentes em Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) envolvem algumas das mais desafiadoras características que devem ser modeladas matemáticae computacionalmente: escoamentos turbulentos multifásicos, reativos e com interação fluidoestrutura. As principais características físicas desses problemas são apresença de variações bruscas de propriedades físicas e com grandes relações de valores entre as fases; a presença de geometrias complexas, móveis e deformáveis e a existência de reações químicas que envolvem centenas de componentes reativos. Nesse contextoserá apresentada uma metodologia que engloba a aplicação dos seguintes métodos: adaptatividade dinâmica de malha, para refinamento localizado; fronteira imersa, para modelagem de geometrias complexas móveis; modelagem da turbulência, que se presta àsimulação de regimes altamente dinâmicos; métodos numéricos robustos para problemas com grandes variações de propriedades físicas; resolvedores robustos de sistemas lineares e paralelização para processamento paralelo de alto desempenho. Exemplos de aplicações serão apresentados para ilustrar a robustez e eficiência em problemas de grande complexidade, tais como escoamentos bifásicos e escoamentos com interação fluidoestrutura. Serão apresentados resultados para a experimentação virtual de movimentação de bolhas isoladas, com a evidenciação de bifurcação entre regimes de escoamentos. Será apresentada a experimentação computacional para o escoamento bifásico com uma população de bolhas ou de gotas comefeitos térmicos e com mudança de fase. Serão apresentados resultados para a experimentação computacionalde escoamentos em problemas de interação fluidoestrutura. Serão apresentados exemplos de aplicações de CFDpara análise e solução de complexosproblemas industriais.

Programação completa disponível em breve.