Дисертації: "Volumi Finiti"

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Munerato, Fernando Perin. "Remigração na profundidade mediante a equação da onda imagem." [s.n.], 2006. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307301.

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Orientadores: Joerg Schleicher, Amelia Novais
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-06T03:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Munerato_FernandoPerin_M.pdf: 1553622 bytes, checksum: 5cb80dbf31a93da9d201b78855292dfc (MD5) Previous issue date: 2006
Resumo: Este trabalho aborda a questão de como resolver a equação da onda imagem para o problema de remigração na profundidade através de métodos numéricos. O objetivo deste problema é a reconstrução de uma imagem das camadas geológicas do subsolo a partir de uma imagem previamente migrada com um modelo de velocidade, geralmente, incorreto. Nosso principal objetivo neste trabalho é a investigação de possíveis métodos que possam resolver os problemas que surgiram ao usarmos esquemas explícitos do método de diferenças _nitas na solução da equação da onda imagem em trabalhos anteriores, como, por exemplo, a dispersão numérica. Para isso, estudamos aqui o método de volumes _nitos, assim como esquemas implícitos do método de diferenças _nitas. O método de volumes _nitos possui como característica principal propagar as médias das células da malha ao invés de simplesmente os dados pontuais como é feito no método de diferenças _nitas. As outras tentativas para solucionar o problema da dispersão foram dois tipos de implementação de esquemas implícitos do método de diferenças _nitas, isto é, implementações implícitas de esquemas convencionais avaliados em pontos da malha e um esquema avaliado nos centros das células. A qualidade dos algoritmos estudados foi testada numericamente. Estes testes numéricos mostram que o método de volumes _nitos não é adequado para resolver o problema da dispersão, uma vez que a média calculada a cada passo aumenta o estiramento do pulso. Além disso, as implementações implícitas dos esquemas convencionais mostram o mesmo comportamento de dispersão que as implementações explícitas. Unicamente o esquema centrado foi capaz de melhorar a dispersão numérica em comparação com as implementações anteriores,porém somente para dados contendo exclusivamente baixas freqüências
Abstract: This work approaches the question of how to solve the image-wave equation for depth remigration by numerical methods. The objective is the reconstruction of an image of the geologic layers of the subsoil from a previously migrated image with a different velocity model. Our main objective in this work is the investigation of possible methods that can solve the problems that appeared when using explicit _nite-difference schemes for the solution of the image-wave equation in previous works, particularly numerical dispersion. For this purpose, we study the method of _nite volumes, as well as implicit _nite-difference schemes. The main characteristic of the _nite-volume method is to simply propagate the averages in the cells of the mesh instead of the discretized data themselves as it is done in the _nitedifference method. As another attempt to solve the problem of the dispersion, we study two types of implementation of implicit _nite-difference schemes, that is, implicit implementations of conventional schemes evaluated out the edge of the cell and a scheme evaluated in the center of the cell. The quality of the studied algoritms has been tested numerically. These numerical tests show that the method of _nite volumes is not adequate to solve the problem of dispersion, for the average calculated in each step additionally increases the pulse stretch. Moreover, the implicit implementations of the conventional schemes show the same dispersion behavior as the explicit implementations. Solely the centered scheme was capable to improve the numerical dispersion in comparison with the previous implementations, however only for data containing
Mestrado
Geofisica Computacional
Mestre em Matemática Aplicada

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Ferreira, Rafael Bittencourt. "Analise numerica de mancais hidrodinamicos lisos e ranhurados utilizando o metodo dos volumes finitos." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263816.

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Orientador: Katia Lucchesi Cavalca
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-14T04:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RafaelBittencourt_M.pdf: 2098484 bytes, checksum: e3c06e9d3444778c194664385fd94c5a (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: Desde os primeiros estudos numéricos sobre lubrificação em mancais hidrodinâmicos até a atualidade, existiram relativamente poucos trabalhos abordando o problema através do método dos volumes finitos. Na verdade, a maioria dos estudos, na área de lubrificação, utiliza a equação de Reynolds e o método das diferenças finitas para estabelecer o campo de pressão gerado no filme de óleo, mesmo sendo este tipo de abordagem inviável em certos casos, pois para geometrias mais complexas, ou com certas condições dinâmicas do sistema, a qualidade da discretização e a consistência dos resultados gerados pela equação de Reynolds se mostram insuficientes. Sendo assim, este trabalho trata da análise do campo de pressão em um filme gerado através do efeito hidrodinâmico em um mancal radial cilíndrico plano. Para tanto, o fluido de lubrificação é colocado em condição isotérmica e em regime de escoamento laminar. Para avaliar o campo de pressão é desenvolvido um algoritmo que determina a solução através do método dos volumes finitos para a equação simplificada de Reynolds em um domínio com duas dimensões, e segue com as seguintes etapas: construção da malha, integração das equações dentro dos volumes, definição das equações discretizadas, estabelecimento de condições iniciais e de contorno e avaliação do campo de pressão no domínio de cálculo. Outro ponto analisado é a influência de ranhuras nos mancais, as quais trazem novos elementos para o comportamento do mancal, tais como a redução da pressão no filme de óleo e a maior retenção do fluido entre o eixo e o mancal. Ao final, é possível concluir que a grande importância desta abordagem está na similaridade do método dos volumes finitos com a tradicional representação diferencial do escoamento em volumes de controle, tornando mais claros os conceitos físicos envolvidos, outro ponto abordado é a comparação com o método das diferenças finitas e a solução analítica de Ocvirk, com esses resultados é possível avaliar as principais características e vantagens de cada método. Com respeito ao campo de pressão, também é possível chegar aos valores das forças de sustentação do eixo e ainda avaliar os coeficientes de rigidez do mancal, que são fundamentais no estudo da dinâmica de máquinas rotativas.
Abstract: Since the first studies on hydrodynamic journal bearings using numerical methods until today, there has been relatively few studies addressing the problem through the Finite Volume Method. Indeed, the majority of studies in the area of lubrication use the equation of Reynolds and method of finite differences to establish the field of pressure generated in the oil film, even if this type of approach is not viable in certain cases, specially for complex geometries or for certain dynamic conditions of the system. Thus, this work deals with the analysis of the pressure distribution in a film generated by the hydrodynamic effect in a radial radial journal bearing. Wherefore, the fluid lubrication is placed in isotherm condition and laminar flow. To evaluate the pressure distribution an algorithm is developed to determine the solution through the Finite Volume Method for the simplified Reynolds equation in a field with two dimensions, and follows with the steps: construction of the mesh, integration of equations within the volumes, the definition of discrete equations, establishment of initial conditions and boundary conditions and finally the evaluation of pressure distribution in the calculation domain. Another point analyzed is the influence of grooves in the bearings, these grooves bring new elements for the performance of journal bearings, such as to reduce the pressure in the oil film and the greater retention of the fluid between rotor and bearing, this study is highlight also the behavior of the stiffness of the oil film in certain conditions of operation, and this dynamic parameter has high importance in studies of rotative machines response. At the end, it is possible to conclude that the great importance of this approach is the similarity of the Finite Volume Method with the traditional differential representation in studies with fluid mechanics, making clearer the physical concepts involved, another point raised is the comparison with the Ocvirk's analytical solution, allowing to evaluate the main characteristics and the results quality for this numerical method.
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

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Machado, Tiago Henrique 1986. "Avaliação de mancais hidrodinâmicos com descontinuidades geométricas." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263025.

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Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-17T15:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_TiagoHenrique_M.pdf: 6488903 bytes, checksum: f0285c2b84eaaa9effae0b3cce163537 (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo:Mancais hidrodinâmicos são amplamente utilizados em máquinas rotativas, sendo o elemento responsável pela interação entre o rotor e a estrutura de fundação. Portanto, a fim de descrever o comportamento dinâmico dos eixos em rotação, é necessário conhecer as características desses mancais. Por esta razão, a proposta deste trabalho é analisar as características dinâmicas e operacionais de diferentes configurações de mancais radiais hidrodinâmicos. O objetivo deste projeto é desenvolver e implementar uma representação consistente para o modelo matemático que descreve o comportamento do mancal hidrodinâmico, através da equação de Reynolds e, assim, obter a distribuição da pressão no mancal, bem como os coeficientes dinâmicos, a fim de avaliar o desempenho de diferentes geometrias em condições severas, altas velocidades de rotação e alta carga aplicada. Um modelo numérico para a solução da equação de Reynolds, com a ajuda da equação de Bernoulli, obtém o campo de pressão gerado dentro do filme de óleo. Os coeficientes dinâmicos são obtidos a partir de um conceito semelhante ao de um sistema mola-amortecedor, a fim de representar a flexibilidade e o amortecimento inerentes ao filme de óleo. A abordagem numérica utilizada neste estudo é feita através do método dos volumes finitos. A escolha deste método foi feita devido à sua ampla utilização na simulação numérica dos fenômenos da dinâmica dos fluidos e transferência de calor. O trabalho apresenta uma análise para três diferentes geometrias de mancais: um cilíndrico, um elíptico e um trilobular. Além das diferentes geometrias, o projeto também propõe um estudo sobre o efeito de algumas descontinuidades geométricas no comportamento dos mancais. As descontinuidades foram introduzidas na forma de ranhuras axiais, e seu efeito é então comparado com o desempenho dos mancais sem a introdução destas descontinuidades
Abstract: Hydrodynamic bearings are widely used in rotating machines, being the element responsible for the interaction between the rotor and the supporting structure. Therefore, in order to describe the dynamic behavior of the rotating shafts, it is necessary to know the journal bearings characteristics. For this reason, the purpose of this work is to analyze the dynamic and operational characteristics of different configurations of radial hydrodynamic bearings. The objective of this project is to develop and implement a consistent mathematical representation for the model of the hydrodynamic bearing through the Reynolds equation and thereby obtain the pressure distribution in the bearing, as well as the dynamic coefficients, in order to evaluate the performance of different geometries in severe conditions, high speeds and high-applied load. A numerical model for the solution of Reynolds equation, with help from the Bernoulli equation, obtains the pressure field generated inside the oil film. For the dynamic coefficients, they are obtained from a similar concept to the spring-damper, in order to represent the inherent flexibility and damping of the oil film. The numerical approach used in this study is done using the finite volume method. The choice of this method was made due to their widespread use in the numerical simulation of phenomena of fluid dynamics and heat transfer. The work presents an analysis for three different geometries of bearings: a cylindrical, an elliptical and a three-lobe. In addition to the different geometries, the project also proposes a study on the effect of some geometric discontinuities in the behavior of the bearings. The discontinuities were introduced in the form of axial grooves, and its effect is then compared with the performance of bearings without these grooves
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

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Vieira, Leonardo Carpinetti 1987. "Análise de mancais axiais sob lubrificação hidrodinâmica." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264152.

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Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-17T14:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_LeonardoCarpinetti_M.pdf: 3383681 bytes, checksum: 7b1d6a8f8eb035c38aaa391c784305bb (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: A geração de pressão no fluido lubrificante presente na folga entre um mancal axial e o colar do eixo em rotação é de fundamental importância para evitar contato entre partes sólidas com movimento relativo. Qualquer contato existente poderá causar fricção, desgaste e, consequentemente, falha dos elementos de máquinas rotativas. Sendo assim, no projeto de um mancal eficaz, é importante conhecer o mecanismo pelo qual a pressão é gerada no filme de óleo e a magnitude da carga axial a ser transmitida do colar para o mancal através do fluido. Para isso, é necessário resolver a Equação de Reynolds, obtendo-se a distribuição de pressão no óleo. A partir disso, diversos parâmetros operacionais, tais como capacidade de carga, fluxos de fluido, posição do pico de pressão entre outros, podem ser obtidos. De maneira a avaliar o problema de lubrificação hidrodinâmica proposto, é obtida uma solução utilizando o Método dos Volumes Finitos em coordenadas polares. Utiliza-se este método para resolver o balanço de fluxo em cada volume de controle com auxílio da Equação de Bernoulli, permitindo a análise de descontinuidades do filme de óleo. Segmentos individuais e mancais compostos, incluindo as suas ranhuras, são analisados. A influência da gama de parâmetros envolvidos, como a área plana ao fim de cada segmento de mancal, espessura de fluido e viscosidade do fluido foi analisada, buscando-se valores ótimos destes parâmetros. Finalmente, foram calculados e analisados o coeficiente de rigidez e o coeficiente de amortecimento para este tipo de mancal
Abstract: The pressure generation within the lubricant fluid present in the clearance between a thrust bearing and the collar attached to the shaft has a fundamental importance to avoid contact between solid parts with axial relative motion. Any existing contact can lead to friction, wear and, as a consequence, failure of elements on a rotating machine. Therefore, in order to design an effective bearing, it is important to know how the pressure is generated in the oil film and the magnitude of the load capacity transmitted from the collar to the bearing throughout the fluid. Thus, it is necessary to solve the Reynolds' Equation to obtain the pressure distribution on the sections under Hydrodynamic Lubrication. Afterwards, several operational parameters can be obtained, such as the total load capacity, lubricant fluid flow, position of the maximum pressure and so on. In order to evaluate this hydrodynamic lubrication problem, the solution of the Reynolds Equation by using the Finite Volume Method in polar coordinates is obtained. This method is used to solve the balance of fluid flow in each control volume with help from the Bernoulli Equation, allowing the analysis of the film thickness discontinuities. Individual pads and complete axial bearings, including its grooves, are analyzed. The influence of the set of parameters involved, such as area of the flat part of the pad, film thickness and viscosity of the fluid, on the results of the distribution of pressure and the calculated load capacity was evaluated, as well as the evaluation of the optimum dimensions for bearings. Finally, the stiffness and damping coefficients for such type of bearings were obtained and the obtained results were analyzed
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

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Pham, Du. "Comparison of finite volume and finite difference methods and convergence results for finite volume schemes." [Bloomington, Ind.] : Indiana University, 2007. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3277975.

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Thesis (Ph. D.)--Indiana University, Dept. of Mathematics, 2007.
Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-09, Section: B, page: 6004. Adviser: Roger Temam. Title from dissertation home page (viewed May 8, 2008).

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Ong, Thanh Hai. "Finite volume schemes for anisotropic and heterogeneous diffusion operators on non-conforming meshes." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1097/document.

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Nous présentons de nouveaux schémas numériques pour l'approximation de problèmes de diffusion hétérogène et anisotrope sur des maillages généraux. Sous des hypothèses correspondant aux cas industriels, nous montrons qu'un premier schéma, qui est centré sur les mailles, possède un petit stencil et converge dans le cas de tenseurs discontinus. La preuve de la convergence repose sur des propriétés de consistance des gradients discrets issus du schéma. Dans une seconde partie, nous proposons des méthodes de correction non linéaire du schéma initial pour obtenir le principe du maximum. L'efficacité de ces schémas est étudiée sur des tests numériques ayant fait l'objet de bancs d'essais d'une grande variété de schémas de volumes finis. Les comparaisons avec les schémas volumes finis classiques montrent l'apport de ces schémas en termes de précision. Nous montrons ainsi le bon comportement de ces schémas sur des maillages déformés, et le maintien de la précision des schémas non-linéaires, alors que les oscillations ont été supprimées
We present a new scheme for the discretization of heterogeneous anisotropic diffusion problems on general meshes. With light assumptions, we show that the algorithm can be written as a cell-centered scheme with a small stencil and that it is convergent for discontinuous tensors. The key point of the proof consists in showing both the strong and the weak consistency of the method. Besides, we study non-linear corrections to correct the FECC scheme, in order to satisfy the discrete maximum principle (DMP).The efficiency of the scheme is demonstrated through numerical tests of the 5th & 6th International Symposium on Finite Volumes for Complex Applications - FVCA 5 & 6. Moreover, the comparison with classical finite volume schemes emphasizes the precision of the method. We also show the good behaviour of the algorithm for nonconforming meshes. In addition, we give some numerical tests to check the existence for the non-linear FECC schemes

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Mifsud, Clément. "Méthodes variationnelles et hyperboliques appliquées aux systèmes mécaniques sous contrainte." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066446.

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Dans cette thèse, nous nous intéressons aux équations aux dérivées partielles hyperboliques sous contraintes ; plus particulièrement aux problèmes provenant de la mécanique de la plasticité parfaite. Un bref historique de l'origine mécanique des problèmes de la plasticité parfaite ainsi que des résultats précédemment obtenus sont décrits dans le Chapitre 1. Dans le Chapitre 2, nous concentrons notre attention sur les systèmes hyperboliques avec conditions de bord. Nous développons une théorie faible pour ces problèmes et expliquons dans un cas simplifié le caractère bien posé de cette théorie. Puis, nous introduisons de manière similaire la notion de solution faible pour des systèmes hyperboliques avec condition de bord soumis à une contrainte. Nous nous dédions, dans le chapitre 3, à l'étude d'un modèle simplifié de la dynamique de la plasticité parfaite. Nous confrontons l'approche introduite au chapitre précédent avec celle, plus classique, provenant du calcul des variations qui permet d'obtenir l'existence et l'unicité des solutions pour ce modèle. Cela nous permet de mettre en évidence une nouvelle interaction entre les conditions de bord et les contraintes ainsi que d'aboutir à un théorème de régularité des solutions. Dans le chapitre 4, nous nous intéressons à l'approximation numérique des systèmes hyperboliques sous contraintes grâce à des schémas de type volumes finis. Cela nous permet d'obtenir un résultat de convergence pour les problèmes sans bord et d'illustrer numériquement les interactions entre les conditions de bord et les contraintes sur l'exemple du chapitre 3
In this thesis, we consider constrained hyperbolic partial differential equations and more precisely mechanical problems coming from perfect plasticity. The goal of this thesis is to study these problems thanks to different approaches, to analyze the interactions between these different points of view and to confront these various analyzes to get new results. A brief review of the mechanical origin of perfect plasticity problems and also of the previous results on these topics are described in Chapter 1. In Chapter 2, we focus our attention on hyperbolic systems with boundary conditions. First, we develop a weak theory for these problems and explain, in a simplified case, why this theory is well-posed. Then, we introduce similarly a notion of weak solutions for constrained hyperbolic systems with boundary conditions. Chapter 3 is devoted to the study of the simplified model of dynamical perfect plasticity. We confront the approach introduced in the previous chapter with the one, more standard, coming from calculus of variations that allows us to obtain existence and uniqueness of the solutions for this model. It allows us to bring to light a new interaction between the boundary conditions and the constraints and to get a short-time regularity theorem. Lastly, in Chapter 4, we are interested in the numerical approximation of constrained hyperbolic systems thanks to finite volume schemes. This work allows us to get a convergence result for problems without boundary condition and to show numerically the link between boundary conditions and constraints on the example of the previous chapter

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Wesenberg, Matthias [Verfasser], and Dietmar [Akademischer Betreuer] Kröner. "Efficient finite-volume schemes for magnetohydrodynamic simulations in solar physics = Effiziente Finite-Volumen-Verfahren für Magnetohydrodynamische Simulationen in der Sonnenphysik." Freiburg : Universität, 2003. http://d-nb.info/1154681513/34.

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Luiz, Marcia Ramos. "Estudo teórico e experimental de secagem de tomate (Lycopersicon esculentum)." Universidade Federal da Paraíba, 2012. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/5324.

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Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3644722 bytes, checksum: e20bf7ab6319ef9aed02f134cd90a808 (MD5) Previous issue date: 2012-01-23
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Food drying is a process used to ensure the quality and stability of foods, considering that the decrease of water in the material reduces the biological activity and the chemical and physical changes that occur during storage. The objective of this research was to study the heat and mass transfer in drying process of slices of tomatoes and to evaluate the characteristics of drying kinetics in two resistive equipments and a heat pump. The operating conditions for dryers resistive were set at temperatures of 40 and 50 and 60°C with an air velocity of 2.5m/s to the heat pump and a dryer resistive temperature of 55°C and air velocity of 5.7m/s. The experimental results of drying kinetics were represented using mathematical models and are shown in terms of effective diffusivity and convective of the mass. The values found for the effective diffusivity of mass are in agreement with the literature. The convective coefficients mass are the order of 10-1. Those coefficients were not found references in literature. A comparative study between the heat pump and the dryer resistive showed that the first one was more efficient to perform the drying of tomato. We studied the sorption isotherm for tomatoes at temperatures of 50, 60, 70 and 80°C. The results were represented using mathematical models and the GAB model showed the best fit to the experimental data. A numerical study for heat transfer and mass during drying of the product was studied, through the development of a computational code, in configuring an infinite slab. In the modeling process were studied the Fourier Law for heat transfer and Law of Fick for mass transfer. For code validation were used results from the literature and from this present research. The results were satisfactory, but it is necessary to study the variables involved in the drying process for a better adjustment.
Secagem de alimentos é um processo utilizado para assegurar a qualidade e a estabilidade dos alimentos, considerando que a diminuição da quantidade de água do material reduz a atividade biológica e as mudanças químicas e físicas que ocorrem durante o armazenamento. O objetivo deste trabalho foi estudar a transferência de calor e massa na secagem de tomate cortado em fatias e avaliar as características da cinética de secagem em dois equipamentos resistivos e uma bomba de calor. As condições operacionais para os secadores resistivos foram fixadas nas temperaturas de 40, 50 e 60ºC, na velocidade do ar de 2,5m/s e para a bomba de calor e um secador resistivo na temperatura de 55ºC e velocidade do ar de 5,7m/s. Os resultados experimentais da cinética de secagem foram representados através de modelos matemáticos e são mostrados em termos de difusividade efetiva e convectiva de massa. Os valores encontrados para a difusividade efetiva de massa estão de acordo com os encontrados na literatura. Os coeficientes convectivos de massa estão na ordem de 10-1, não sendo encontrado referencial da literatura. Um estudo comparativo entre a bomba de calor e o secador resistivo e o primeiro se mostrou mais eficiente para realizar a secagem do tomate. Foi estudada a isoterma de sorção para o tomate nas temperaturas de 50, 60, 70 e 80ºC. Os resultados foram representados através de modelos matemáticos e o modelo de GAB mostrou o melhor ajuste aos dados experimentais. Um estudo numérico para a transferência de calor e massa durante a secagem do produto foi estudado, através do desenvolvimento de um código computacional, na configuração de uma placa plana infinita. Na modelagem foram estudadas a Lei de Fourier para a transferência de calor e a Lei de Fick para a transferência de massa. Para validação do código foram utilizados resultados obtidos na literatura e os do presente trabalho. Os resultados obtidos mostrou-se satisfatório, porém é necessário estudar as variáveis envolvidas na secagem em busca de uma melhor ajuste.

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Vegini, Atilano Antonio. "Modelagem multifasica Euleriana-Euleriana para simulação numerica de ciclones." [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266775.

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Orientador: Milton Mori
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-08-09T09:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vegini_AtilanoAntonio_D.pdf: 28017713 bytes, checksum: b5c4951104b5d515ebe084a6388a6ea2 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Neste trabalho é apresentado o código computacional CYCLO, programa desenvolvido especificamente para predizer o escoamento multifásico em ciclones. Os ciclones são equipamentos utilizados na indústria, principalmente, para a separação de material particulado de correntes gasosas. Desde o início da industrialização até a atualidade, os ciclones são investigados cientificamente na tentativa de elucidar o real funcionamento deste complexo sistema de escoamento que ocorre no interior destes equipamentos. Com o avanço computacional, as modernas técnicas da fluidodinâmica computacional (CFD), têm se mostrado capaz de auxiliar nas investigações científicas sobre os ciclones. O código CYCLO, é um destes programas baseado nas técnicas da fluidodinâmica computacional (CFD). Consiste de um modelo multifásico num referencial euleriano, e composto de equações diferenciais parciais que são resolvidas numericamente através da aplicação do método dos volumes finitos, com acoplamento pressão-velocidade e malha numérica deslocada. A hipótese de simetria no eixo é assumida, tornando possível a utilização de um modelo 3DSimétrico em coordenadas cilíndricas. O código CYCLO torna possível à utilização de até três fases sólidas, cada uma caracterizada por seu tamanho de partícula, massa específica e fração volumétrica. O escoamento da fase sólida é considerado invíscido e a transferência de quantidade de movimento interfase predito pela adoção de um modelo de força de arraste. Para representar o comportamento anisotrópico dos tensores de Reynolds na fase gasosa, é utilizado um modelo de turbulência híbrido composto por uma combinação do modelo k-e padrão para os componentes radiais e axiais do tensor de Reynolds, e, para os componentes tangenciais por intermédio da teoria do comprimento de mistura de Prandtl. Os objetivos deste trabalho vão desde a verificação e validação do código CYCLO com seu modelo multifásico euleriano-euleriano e todas suas hipóteses simplificadoras, até a apresentação de aplicações práticas do uso das técnicas de CFD. Para a verificação e validação do código, os resultados obtidos numericamente são comparados com valores experimentais para o escoamento monofásico e para o escoamento multifásico. Como exemplo de aplicação prática das técnicas de CFD, é apresentado a utilização do código na análise e projeto de ciclones industriais
Abstract: In this work it is presented the computational code CYCLO, which is a program developed specifically to predict the dynamic behavior of the gas-solid flow in cyclones. The cyclones have been used extensively in many industries for a long time for separating the particles from gaseous streams. Since the beginning of the industrialization until the present time, the cyclones are investigated scientifically in order to elucidate the real functioning of this complex flow behavior inside of these equipments. With the computational advance, the modern techniques of the computational fluid dynamics (CFD), has been capable to assist in the scientific inquiries concerning cyclones. The CYCLO code is one of these programs based on computational fluid dynamics (CFD) techniques. The program consists of a multiphase flow model based on the Eulerian-Eulerian approach and it is composed of several partial differential equations, which are solved using the finite volume method with pressure-velocity coupling and staggered grids. The axial symmetry hypothesis is assumed, which makes possible to apply the 3D symmetric model in cylindrical coordinate. The CYCLO code makes possible the use of up to three solid phases, each one represented by a particle diameter, density and specific volumetric fraction. The solid-phase flow is considered inviscid and drag forces between phases are responsible for the gas-solid interaction. To represent an anisotropic behavior of the Reynolds stress in the gas phase, it is used a hybrid model composed of the combination of the (k-e) standard model for the radial and axial components and Prandt¿s longitudinal mixing model for the tangential components. The purpose of the present study is to verify and validate the model used by the CYCLO code and to show practical applications of the use of CFD techniques. In order to verify and validate the code, numerical results were compared with experimental data for gas and gas-solid flows. As practical examples of application of CFD techniques, the code was used to the analysis and design of industrial cyclones
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química

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Vogas, Vanuza da Silva. "Análise de funções de interpolação no método de volumes finitos." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2006. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=877.

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Neste trabalho desenvolveu-se a modelagem matemática e computacional na análise de Funções de Interpolação nos Métodos de Volumes Finitos. As equações foram integradas no volume de controle onde nas fronteiras devem ser avaliados os fluxos advectivos e difusivos. Para calcular estes fluxos, utilizamos a função de interpolação cujo, principal objetivo é conectar estes pontos nodais. Utilizamos três esquemas de função de interpolação: CDS, UDS, QUICK estes esquemas foram escolhidos, pois apresentaram os menores erros de truncamentos possíveis. Em síntese, os testes computacionais mostraram as limitações dos esquemas CDS e UDS, bem como também revelaram os ótimos resultados do esquema QUICK.
In this work, the mathematical and computer modeling in the analysis of the interpolation functions in the Finite Volume Method was developed. The equations were integrated in the control of volume in which frontiers the advective and diffuse flows must be evaluated. The interpolation function, which main objective is to connect the nodal points, was used to calculate those flows. Three interpolation function schemes were used: CDS, UDS and QUICK. These schemes were chosen due to the fact that they present less errors and blockings. To sum up, the computer tests showed the limitations of the CDS and UDS schemes and the excellent results of the QUICK scheme.

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Lair, William. "Modélisation dynamique de systèmes complexes pour le calcul de grandeurs fiabilistes et l’optimisation de la maintenance." Thesis, Pau, 2011. http://www.theses.fr/2011PAUU3013.

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L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode permettant d’optimiser la stratégie de maintenance d’un système multi-composants. Cette nouvelle stratégie doit être adaptée aux conditions d’utilisation et aux contraintes budgétaires et sécuritaires. Le vieillissement des composants et la complexité des stratégies de maintenance étudiées nous obligent à avoir recours à de nouveaux modèles probabilistes afin de répondre à la problématique. Nous utilisons un processus stochastique issu de la Fiabilité Dynamique nommé processus markovien déterministe par morceaux (Piecewise Deterministic Markov Process ou PDMP). L’évaluation des quantités d’intérêt (fiabilité, nombre moyen de pannes...) est ici réalisé à l’aide d’un algorithme déterministe de type volumes finis. L’utilisation de ce type d’algorithme, dans ce cadre d’application, présente des difficultés informatiques dues à la place mémoire. Nous proposons plusieurs méthodes pour repousser ces difficultés. L’optimisation d’un plan de maintenance est ensuite effectuée à l’aide d’un algorithme de recuit simulé. Cette méthodologie a été adaptée à deux systèmes ferroviaires utilisés par la SNCF, l’un issu de l’infrastructure, l’autre du matériel roulant
The aim of this work is to propose a methodology to optimize a multi-components system maintenance. This new maintenance strategy must be adapted to budget and safety constraints and operating conditions. The aging of components and the complexity of studied maintenance strategies require us to use new probabilistic models in order to address the problem. A stochastic process from Dynamic Reliability calculations are here established by using a deterministic algorithm method based on a finite volume scheme. Using this type of algorithm in this context of application presents difficulties due to computer memory space. We propose several methods to counter these difficulties. The optimization of a maintenance plan is then performed using simulated annealing algorithm. This methodology was used to optimize the maintenance of two rail systems used by the French national railway company (SNCF)

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Kunhappan, Deepak. "Modélisation numérique de l’écoulement de suspensions de fibres souples en régime inertiel." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI045/document.

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Un modèle numérique décrivant le comportement de fibres souples en suspension dans un écoulement de fluide en régime inertiel a été développé au moyen d'un couplage entre la méthode des éléments discrets et la méthode des volumes finis. Chaque fibre est discrétisée en plusieurs éléments de type poutre permettant de prendre en compte une déformation (flexion, torsion, allongement) et un mouvement de corps rigide. Les équations du mouvement des fibres sont résolues au moyen d'un schéma explicite du second ordre (temps et espace). Le mouvement de la phase fluide est décrit par les équations de Navier-Stokes, qui sont discrétisées et résolues au moyen d'un schéma aux volumes finis non structurés, d'ordre 4 (temps et espace). Le couplage entre la phase solide (discrète) et la phase fluide (continue) est obtenue par une pseudo méthode IBM (Immersed Boundary Method) dans laquelle l'effort hydrodynamique est calculé analytiquement. Plusieurs modèles de force hydrodynamique issus de la littérature sont analysés et leur validité ainsi que leurs limites sont identifiées. Pour des nombres de Reynolds (Re) correspondant au régime inertiel (0.01 < Re < 100, Re défini à l'échelle de la fibre), des formulations non-linéaires de la force hydrodynamique exercée par un écoulement uniforme sur un cylindre infini sont utilisées. Le couplage a aussi été utilisé pour des fibres rigides en écoulement de Stokes, en utilisant l'expression de la force de traînée issue de la théorie des corps élancés (`slender body theory'). Une expression du moment hydrodynamique par unité de longueur est obtenu à partir de simulations numériques par volumes finis de l'écoulement autour d'un cylindre élancé.Le modèle développé a été validé par comparaison avec plusieurs résultats expérimentaux et analytiques, du régime de Stokes (pour des fibres rigides) jusqu'aux régimes inertiels. Dans le cas du régime de Stokes, des simulations numériques du cisaillement de suspensions de fibres semi-diluées ont été réalisées. Le modèle développé permet de capturer les interactions hydrodynamiques et non-hydrodynamiques entre les fibres. Les interactions élasto-hydrodynamiques pour $Re$ fini ont été validées dans deux cas. Dans le premier cas, la flèche d'une fibre encastrée-libre dans un écoulement uniforme a été obtenu par calcul numérique et le résultat validé par comparaison aux résultats expérimentaux de la littérature. Dans le second cas, la conformation de fibres élancées et très déformables dans un écoulement turbulent homogène et isotrope a été obtenu par calcul numérique et le résultat validé par comparaison aux résultats expérimentaux de la littérature. Deux études numériques ont été réalisées pour étudier l'effet de la présence de fibres en suspension sur la turbulence au sein du fluide suspensif. Le modèle numérique a permis de reproduire le phénomène de réduction/amplification de la turbulence dans un écoulement en canal ou en conduite, dû à l'évolution microstructurale de la phase fibreuse
A numerical model describing the behavior of flexible fibers under inertial flows was developed by coupling a discrete element solver with a finite volume solver.Each fiber is discretized into several beam segments, such that the fiber can bend, twist and rotate. The equations of the fiber motion were solved usinga second order accurate explicit scheme (space and time). The three dimensional Navier-Stokes equations describing the motion of the fluid phase was discretizedusing a fourth th order accurate (space and time) unstructured finite volume scheme. The coupling between the discrete fiber phase and the continuous fluid phasewas obtained by a pseudo immersed boundary method as the hydrodynamic force on the fiber segments were calculated based on analytical expressions.Several hydrodynamic force models were analyzed and their validity and short-comings were identified. For Reynolds numbers (Re) at the inertial regime(0.01 < Re < 100, Re defined at the fiber scale), non linear drag force formulations based on the flow past an infinite cylinder was used. For rigid fibers in creeping flow, the drag force formulation from the slender body theory was used. A per unit length hydrodynamic torque model for the fibers was derived from explicit numerical simulations of shear flow past a high aspect ratio cylinder. The developed model was validated against several experimental studies and analytical theories ranging from the creeping flow regime (for rigid fibers) to inertial regimes. In the creeping flow regime, numerical simulations of semi dilute rigid fiber suspensions in shear were performed.The developed model wasable to capture the fiber-fiber hydrodynamic and non-hydrodynamic interactions. The elasto-hydrodynamic interactions at finite Reynolds was validated with against two test cases. In the first test case, the deflection of the free end of a fiber in an uniform flow field was obtained numerically and the results were validated. In the second test case the conformation of long flexible fibers in homogeneous isotropic turbulence was obtained numerically and the results were compared with previous experiments. Two numerical studies were performed to verify the effects of the suspended fibers on carrier phase turbulence and the numerical model was able to reproduce the damping/enhancement phenomena of turbulence in channel and pipe flows as a consequence of the micro-structural evolution of the fibers

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Demin, Mikhail. "Finite Volume Methods for Option Pricing." Thesis, Högskolan i Halmstad, Tillämpad matematik och fysik (MPE-lab), 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hh:diva-16397.

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Juretic, Franjo. "Error analysis in finite volume CFD." Thesis, Imperial College London, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.420616.

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Basile, Francesco. "Effective theories of finite volume QCD." Thesis, Brunel University, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.479300.

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Ferreira, Ivaldo Leão. "Analises numerica, analitica e experimental da macrossegregação inversa na solidificação." [s.n.], 2004. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265592.

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Orientador: Amauri Garcia
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-04T03:14:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_IvaldoLeao_D.pdf: 8636771 bytes, checksum: fb3623e9e0a9c93143f4b34ba87844cf (MD5) Previous issue date: 2004
Resumo: o presente trabalho analisa as influências do teor de soluto, do superaquecimento e do coeficiente global de transferência de calor metal/fluido (hg), na macrossegregação inversa durante a solidificação unidirecional vertical ascendente de ligas binárias AI-Cu e ternária AI-Cu-Si. Os perfis experimentais de segregação ao longo dos lingotes para as ligas AI4,5%Cu, AI-6,2%Cu, AI-8,I%Cu e Al-8,I%Cu-3%Si são comparados com as predições teóricas fomecidas por modelos numérico e analítico, com perfis transitórios de (hg) sendo determinados em cada experimento. O modelo analítico é baseado num modelo analítico de transferência de calor [Garcia, 2001], acoplado a uma formulação clássica para a redistribuição local de soluto proposta por Flemings e Nereo (Flemings e Nereo, 1967]. O modelo numérico é aquele proposto por V oller [V oller, 1997], com modificações introduzidas levando em consideração diferentes propriedades termofisicas para as fases líquida e sólida, coeficiente global de transferência de calor metal/fluido variável com o tempo e malha com distribuição de comprimento de nós variável ao longo do domínio, o que garantiu a precisão dos resultados sem aumento excessivo do número de nós. AIém dessas modificações, fez-se necessária à mudança no critério de convergência para melhor representar os gradientes térmicos e taxas de resfriamento. Um modelo semi-analítico para a macrossegregação inversa, baseado na solução por variável de similaridade, é aplicado para validação do modelo numérico. Observa-se que as predições numéricas apresentam boa concordância com as medidas experimentais, e que as predições analíticas, apesar de sua relativa simplicidade, também é capaz de representar satisfatoriamente os resultados experimentais, exceto para condições de elevado superaquecimento. O modelo numérico é aplicado com sucesso para a situação de solidificação de ligas multicomponentes, representada pela liga Al-8,1%Cu-3%Si, onde é observada boa representatividade dos resultados experimentais
Abstract: The present work focuses on the influences of alloy solute content, melt superheat, and meta1/fluid heat transfer coefficients on inverse segregation during upward solidification of AI-Cu and AI-Cu-Si alloys. The experimental segregation profiles of AI4,5 wt % Cu, AI-6,2 wt % Cu, AI-8,1 wt % Cu and AI-8,1 wt % Cu-3 wt % Si alloys are compared with theoretical predictions fumished by analytical and numerica1 models, with transient (hg) profiles being determined in each experimento The analytical model is based on an ana1ytica1 heat transfer model coupled with the classica1loca1 solute redistribution equation proposed by Flemings and Nereo. The numerica1 model is that proposed by V oller, with some changes introduced to take into account different thermophysica1 properties for liquid and solid phases, time variable meta1/fluid interface heat-transfer coefficient, and a variable space grid along the domain in order to assure the accuracy of results without raising the number of nodes. Furthermore, changes in the convergence criterion were necessary to improve the accuracy of the therma1 gradients and solidification rates ca1culated numerlcally. A sophisticated semi-ana1ytica1 solution for the inverse segregation based on the similarity variable is carried out to valida te the numerica1 model. It is observed that the numerical predictions generally conform with the experimental segregation measurements and that the predicted analytical segregation, despite its simplicity, also compares favorably with the experimental scatter except for high melt superheat. The numerical model is successfully applied for a situation of multicomponent alloy solidification, Le., AI-8,1 wt % Cu-3 wt % Si alloy, and it is found be in good agreement with experimental results
Doutorado
Materiais e Processos de Fabricação
Doutor em Engenharia Mecânica

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Santos, Uilbiran Chaves. "Modelos de processos difusivos e solução aproximada usando volumes finitos." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/306076.

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Orientadores: Maria Cristina de Castro Cunha, Persio Leister A. Barros
Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-11T16:59:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_UilbiranChaves_M.pdf: 537649 bytes, checksum: d5123c50fbd2d334c5620c343887ad48 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Inicialmente é apresentado um capítulo sobre a modelagem matemática e sua importância nos dias atuais. Discutimos o papel das equações diferenciais, ordinárias e parciais, na representação matemática de processos reais que envolvam leis de conservação usadas na física dando enfoque às equações de difusão, que resultam do princípio de conservação de energia. No segundo capítulo é apresentado o método dos volumes finitos, uma técnica atual e bastante útil usada na discretização de equações diferenciais parciais parabólicas e hiperbólicas. A seguir o método dos volumes finitos é aplicado para encontrar aproximações para a solução da equação do calor transiente e espacialmente bidimensional.
Abstract: Initially it presented a chapter on mathematical modeling and its relevance today. We discussed the role of differential equations, ordinary and partial, the mathematical representation of actual cases involving conservation laws of physics focusing used in the equations of delivery, that result from the principle of conservation of energy. The second chapter is presented the method of finite volume, a current and very useful technique used in discretization of partial differential equations and parabolas hyperbolic. Following the method finite volume is applied to find approaches to the solution of the equation of heat and spatially transient two-dimensional.
Mestrado
Mestre em Matemática

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Gaspari, Eduardo Ferreira. "Simulação numérica de roll waves em canais fechados." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265672.

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Orientador: Antonio Carlos Bannwart
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências
Made available in DSpace on 2018-08-22T09:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaspari_EduardoFerreira_D.pdf: 3211545 bytes, checksum: 80820e359cf9df0a39b228d34978524f (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Utilizando um método numérico especializado em problemas hiperbólicos chamado Riemann Solver, é feito um estudo para avaliar o processo de evolução de roll waves em canais fechados. Todo o estudo se baseia em fenômenos de propagação de ondas hiperbólicas do tipo ondas de gravidade. Foi utilizado um modelo unidimensional para representar a dinâmica das roll waves. Inicialmente foi feita uma análise das velocidades características envolvidas, a qual indicou, para o arranjo estratificado, um fraco acoplamento entre os fenômenos de propagação de onda mais relacionados com a compressibilidade dos fluidos e os fenômenos de propagação de ondas mais relacionados com a variação hidrostática na seção transversal do canal. Os resultados desta análise foram utilizados para justificar uma modelagem de roll wave considerando os fluidos como incompressíveis. Testes numéricos também foram feitos, demonstrando que a hipótese de fluidos incompressíveis não leva a uma perda de qualidade na modelagem de ondas de gravidade em canais fechados. Foi observada a fragilidade da hipótese de perfil hidrostático de pressão nos modelos de dois fluidos e é proposta uma modificação para este perfil de pressão considerando os efeitos dinâmicos devido à forma rugosa da interface em um escoamento estratificado instável. São feitas comparações com resultados experimentais de literatura para o filme de líquido em regime laminar e foram feitos experimentos para o filme de líquido em regime turbulento. As comparações entre as simulações e os resultados experimentais demonstrando que o modelo proposto é consistente
Abstract: Using a Riemann Solver numerical method, a study to evaluate the process of evolution of roll waves in closed channels was implemented. The whole study is based on the phenomena of hyperbolic gravity waves propagation. It was used a one-dimensional model to represent the dynamics of roll waves. Initially an analysis of the propagation wave velocities involved on to the stratified flow was done, a weak coupling between the wave propagation phenomena more closely related to fluid compressibility and wave propagation phenomena more closely related to the change in the void fraction, due the gravity waves, was verified. The results of this analysis were used to justify a roll wave modeling considering the fluids as incompressible. Numerical tests were also performed, showing that the hypothesis of incompressible fluids does not lead to a loss of quality in the modeling of gravity waves in closed channels. It was observed a fragility of the hydrostatic pressure profile assumption to modeling unstable stratified flow. It was proposed a modification to this pressure profile, considering the dynamic effects of the roughness interface. Comparisons were made with experimental results from the literature for the liquid film in laminar and experiments made for the film of liquid in turbulent flow. This comparison between simulations and experimental results demonstrate that the proposed model is consistent
Doutorado
Explotação
Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

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Pacaud, Damien. "Développement de techniques différences finies-volumes finis performantes en électromagnétisme." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12356.

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La méthode des Différences Finies (DF) est classiquement utilisée pour résoudre les équations de Maxwell dans le domaine temporel : la méthode est simple, efficace et peu coûteuse. Mais les stuctures complexes et les détails de géométrie sont mal pris en compte ("marches d'escalier", raffinements locaux de maillage problématiques). Au contraire, la méthode des Volumes Finis (VF) s'accommode facilement des structures complexes par une prise en compte naturelle de la géométrie et des caractéristiques des matériaux. Mais les VF sont bien plus coûteux en espace mémoire et en temps calcul que les DF. L'approche multi-domaines permet d'hybrider ces deux méthodes pour en tirer le meilleur profit : associer le faible coût des DF avec la précision des VF. Différents schémas VF sont d'abord étudiés pour déterminer les plus performants. En outre, le concept de gamma-schéma est appliqué au beta-schéma HVL pour construire un nouveau schéma: le beta-gamma-schéma HVL. Différents problèmes de Riemann sont également présentés. En particulier, de nouveaux modèles sont adaptés aux VF : une famille de CLA d'ordre quelconque, ainsi qu'un modèle généralisé de plaques conductrices minces. Pour définir une technique d'hybridation DF-VF adéquate, nous avons dû répondre ensuite à trois questions : Comment disposer les domaines DF et VF l'un par rapport à l'autre ? Comment traiter au mieux les interfaces entre domaines ? Quelles sont les différentes étapes du schéma hybride DF-VF ? Une nouvelle technique d'hybridation est alors présentée : la méthode de superposition. Pour terminer, un cas de calcul "réaliste" est examiné pour mettre en évidence la plupart des problèmes auxquels sont véritablement confrontés les industriels

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Hild, Johannes [Verfasser], and Günter [Akademischer Betreuer] Leugering. "Real-Time Control of Hydrodynamic Process Models on Finite Volume Networks = Echtzeitsteuerung von hydrodynamischen Prozessmodellen auf Finite-Volumen-Netzwerken / Johannes Hild. Betreuer: Günter Leugering." Erlangen : Universitätsbibliothek der Universität Erlangen-Nürnberg, 2012. http://d-nb.info/1021259586/34.

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Àlvarez, Castro Helver Crispiniano 1984. "Estudo do tempo de mistura em tanques de diesel com o uso da fluidodinâmica computacional." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266824.

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Orientador: José Roberto Nunhez
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-19T04:07:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvarezCastro_HelverCrispiniano_M.pdf: 3784043 bytes, checksum: bc88cbde39ba881df9a43aee4f3ba52c (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Este Trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo de simulação dinâmica para um tanque de mistura de diesel de larga escala localizado na refinaria da Petrobras em Paulínia. O tanque é utilizado na área de produtos acabados médios da Petrobras. Neste sentido, o objetivo principal deste projeto inclui estimar o perfil de velocidade, tempo de mistura e a potência que o agitador requer para sua homogeneização, visando otimizar a operação destes tanques na Petrobras. O referido tanque de armazenamento e mistura de óleo diesel possui uma capacidade nominal de 24000 m3, o fluido possui densidade de 0,86 kg/ m3; O projeto do tanque esta baseado na norma API 650. Para a simulação utilizam-se técnicas baseadas em fluidodinâmica computacional (CFD). O método utilizado é o dos volumes finitos. Para atingir o objetivo proposto, utiliza-se o software comercial CFX versão 12.1. O software resolve numericamente as equações discretas de conservação de massa, momento e um modelo de turbulência associado ao modelo. O SST ( Shear Stress Transport Model ) é usado para se estimar a turbulência. A região do fluido é dividida em um grande número de volumes de controle, sendo construído um modelo de tanque equipado com uma entrada lateral de um misturador tipo naval . O modelo do impelidor foi fornecido pela PETROBRAS
Abstract: The aim of this work is the development of a computational model for large storage diesel mixing vessels. The tank studied is located at REPLAN (Refinery of Paulínia). This vessel is used for products with intermediate viscosity. It is intended to estimate velocity profiles, mixing time and energy consumption required for its homogenization, with a view to optimize its operation. This storage vessel has a nominal capacity of 24000 m3, the fluid has a specific mass of 0.86 kg/m3. The tank design follows the API 650 especifications. The model uses Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques. It is based on the finite volume method. The commercial CFX 12.1 software was used to get the numerical data. This software solves numerically the discrete form of the mass, momentum and species conservation equations and the turbulence model associated to the general tank model. The SST ( shear Stress transport turbulence model ) is used to estimate the turbulence. The tank is divided into a great number of control volumes. The model of the vessel considers a lateral flow impeller (similar to a naval type impeller). The characteristics of the impeller was given by PETROBRAS
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Mestre em Engenharia Química

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Vieira, Leonardo Carpinetti 1987. "Análise de um modelo termohidrodinâmico para mancais axiais." [s.n.], 2014. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265847.

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Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
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Resumo: Este trabalho possui como principal objetivo analisar a influência da variação da temperatura e, consequentemente, da viscosidade do fluido lubrificante sobre o comportamento de mancais axiais lubrificados de geometria fixa. Foi implementado numericamente, para isto, um modelo termohidrodinâmico (THD) baseado na resolução da Equação de Reynolds generalizada e da Equação de Energia através do Método dos Volumes Finitos (MVF), permitindo a obtenção da distribuição de pressão e da distribuição de temperatura ao longo do filme de óleo presente entre o mancal estacionário e o colar do eixo em movimento. Os resultados de capacidade de carga axial do mancal e o seu comportamento dinâmico, cuja análise é feita através dos coeficientes equivalentes de rigidez e amortecimento do lubrificante, são comparados com os resultados obtidos através de um modelo exclusivamente hidrodinâmico (HD), isotérmico e isoviscoso, previamente desenvolvido, buscando-se compreender o grau de influência da variação da temperatura na análise de mancais deste tipo. A influência de uma gama de parâmetros geométricos envolvidos, tais como comprimento angular da rampa e do segmento e inclinação da rampa, também é analisada, com o objetivo de se definir parâmetros geométricos ótimos do mancal que resultam em uma maior capacidade de carga axial. A influência de parâmetros de operação, tais como velocidade de rotação e espessura mínima de fluido, também é analisada. Resultados experimentais obtidos através de uma bancada de testes montada com um turbocompressor são utilizados para se validar os resultados do modelo implementado numericamente e analisar o comportamento de um sistema real capaz de funcionar a velocidades de rotação muito altas e sujeito a esforços axiais abruptos e elevados
Abstract: The main aim of this work is to analyse the influence of the temperature variation and, as consequence, the viscosity variation of the lubricant fluid on the behaviour of lubricated fixed-geometry thrust bearings. For this purpose, a thermohydrodynamic (THD) model, based on the solution of the Generalized Reynolds¿ Equation and of the Energy Equation by use of a Finite Volume Method, was developed, enabling the calculation of both pressure and temperature distribution along the fluid film present between the stationary bearing and the rotating collar. The results of axial load capacity of the bearing and its dynamic behaviour, characterised by the equivalent stiffness and damping coefficients, are compared to the results obtained by a previously developed purely hydrodynamic (HD), isothermal and isoviscous model, with the objective of understanding the influence of the temperature variation on the analysis of this type of bearings. The influence of several geometric parameters, such as pad length, ramp length and slope of the ramp, is also analysed, with the objective of defining the optimum values that lead to a higher load capacity. Also, the influence of operating parameters as speed and minimum film thickness on the behaviour of the system is studied. Experimental results, obtained at a test rig mounted with a small turbocharger are used to validate the simulated results and analyse the behaviour of a real system, capable of supporting high speeds of rotation and severe and abrupt external loads
Doutorado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

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Barbosa, Fernanda Paula. "Estruturas de dados topológicas aplicadas em simulações de escoamentos compressíveis utilizando volumes finitos e métodos de alta ordem." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-03042013-100331/.

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A representação de malhas por meio de estrutura de dados e operadores topológicos e um dos focos principais da modelagem geométrica, onde permite uma implementação robusta e eficiente de mecanismos de refinamento adaptativo, alinhamento de células e acesso as relações de incidência e adjacência entre os elementos da malha, o que é de grande importância na maioria das aplicações em mecânica dos fluidos. No caso de malhas não estruturadas, a não uniformidade da decomposição celular e melhor representada por uma estrategia mais sofisticada, que são as estruturas de dados topológicas. As estruturas de dados topológicas indexam elementos de uma malha representando relações de incidência e adjacência entre elementos, garantindo acesso rápido às informações. Um dos aspectos mais comuns aos problemas tratados pela mecânica dos fluidos computacional é a complexidade da geometria do domínio onde ocorre o escoamento. O uso de estruturas de dados para manipular malhas computacionais e de grande importância pois realiza de modo eficiente as consultas às informações da malha e centraliza todas as operações sobre a malha em um único módulo, possibilitando sua extensão e adaptação em diversas situações. Este trabalho visou explorar o acoplamento de uma estrutura de dados topológica, a Mate Face, em um módulo simulador existente, de modo a gerenciar todos os acessos à malha e dispor operações e iteradores para pesquisas complexas nas vizinhanças de cada elemento na malha. O módulo simulador resolve as equações governantes da mecânica dos fluidos através da técnica de volumes finitos. Foi utilizada uma formulação que atribui os valores das propriedades aos centroides dos volumes de controle, utiliza métodos de alta ordem, os esquemas ENO e WENO, que tem a finalidade de capturar com eficiência descontinuidades presentes em problemas governados por equações diferenciais parciais hiperbólicas. As equações de Euler em duas dimensões representam os escoamentos de interesse no presente trabalho. O acoplamento da estrutura de dados Mate Face ao simulador foi realizada através da criação de uma biblioteca desenvolvida que atua como uma interface de comunicação entre os dois módulos, a estrutura de dados e o simulador, que foram implementados em diferentes linguagens de programação. Deste modo, todas as funcionalidades existentes na Mate Face tornaram-se acessíveis ao simulador na forma de procedimentos. Um estudo sobre malhas dinâmicas foi realizado envolvendo o método das molas para movimentação de malhas simulando-se operações de arfagem. A idéia foi verificar a aplicabilidade deste método para auxiliar simulações de escoamentos não estacionarios. Uma outra vertente do trabalho foi estender a estrutura Mate Face de forma a representar elementos não suportados a priori, de modo a flexibilizar o seu uso em simulações de escoamentos baseados no método de volumes finitos espectrais. O método dos volumes espectrais e utilizado para se obter alta resolução espacial do domínio computacional, que também atribui valores das propriedades aos centroides dos volumes de controle, porém, os volumes de controle são particionados em volumes menores de variadas topologias. Assim, uma extensão da Mate Face foi desenvolvida para representar a nova malha para a aplicação do método, representando-se cada particionamento localmente em cada volume espectral. Para todas as etapas deste trabalho, realizaram-se experimentos que validaram a utilizaação da estrutura de dados Mate Face junto a métodos numéricos. Desta forma, a estrutura pode auxiliar as ferramentas de simulações de escoamentos de fluidos no gerenciamento e acesso à malha computacional
The storage and access of grid files by data structures and topologic operators is one of the most important goals of geometric modeling research field, which allows an efficient and stable implementation of adaptive refinement mechanisms, cells alignment and access to incidence and adjacency properties from grid elements, representing great concernment in the majority of applications from fluid mechanics. In the case of non-structured grids, the cellular decomposition if non-uniform and is better suited by a more sophisticated strategy - the topologic data structs. The topologic data structs index grid elements representing incidence and adjacency properties from grid elements, ensuring quick access to information. One of most common aspects from problems solved by computational fluid mechanic is the complexity of the domain geometry where the fluid ows. The usage of data structures to manipulate computational grids is of great importance because it performs efficiently queries on grid information and centers all operations to the grid on a unique module, allowing its extension and flexible usage on many problems. This work aims at exploring the coupling of a topologic data structure, the Mate Face, on a solver module, by controlling all grid access providing operators and iterators that perform complex neighbor queries at each grid element. The solver module solves the governing equations from fluid mechanics though the finite volume technique with a formulation that sets the property values to the control volume centroids, using high order methods - the ENO and WENO schemes, which have the purpose of efficiently capture the discontinuities appearing in problems governed by hyperbolic conservation laws. The two dimensional Euler equations are considered to represent the flows of interest. The coupling of the Mate Face data structure to the solver module was achieved by a creation of a library that acts as an interface layer between both modules, the Mate Face and the solver, which had been implemented using different programming languages. Therefore, all Mate Face class methods are available to the solver module though the interface library in the form of procedures. A study of dynamic grids was made by using spring methods for the moving grid under pitch movement case. The goal was to analyze the applicability of such method to aid non stationary simulations. Another contribution of this work was to show how the Mate Face can be extended in order to deal with non-supported types of elements, allowing it to aid numeric simulations using the spectral finite volume method. The spectral nite volume method is used to obtain high spatial resolution, also by setting the property values to the control volume centroids, but here the control volumes are partitioned into smaller volumes of different types, from triangles to hexagons. Then, an extension of the Mate Face was developed in order to hold the new generated grid by the partitioning specfied by the spectral finite volume method. The extension of Mate Face represents all partitioned elements locally for each original control volume. For all implementations and proposals from this work, experiments were performed to validate the usage of the Mate Face along with numeric methods. Finally, the data structure can aid the fluid flow simulation tools by managing the grid file and providing efficient query operators

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Silva, Juan Eduardo Casavilca. "p-Multigrid explícito para um método de volumes finitos de alta-ordem não estruturado." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45132/tde-24082016-174037/.

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Анотація:

Desde o importante trabalho de Barth e Frederickson (1990), um certo número de pesquisadores têm estudado o método de Volumes Finitos de alta-ordem k-exato, por exemplo o grupo do Prof. Ollivier-Gooch: Ollivier-Gooch e van Altena (2002), Nejat (2007), Michalak (2009), etc. Outras discretizações espaciais de alta-ordem bastante populares são o método Galerkin Descontínuo e o método de Diferença Espectral; processos iterativos que involucram estes esquemas tem sido acelerados, nos últimos anos, por métodos p-multigrid. Porém, esta aceleração não tem sido aplicada no contexto do método de Volumes Finitos de alta-ordem, pelo menos para conhecimento do autor desta tese. Por isso, o objetivo desta pesquisa é adaptar o p-multigrid desenvolvido por Liang et al. (2009b) no contexto da Diferença Espectral, para o ambiente dos Volumes Finitos estudado pelo Prof. Ollivier-Gooch. A pesquisa começa implementando o solver VF-RK, de Volumes Finitos com avanço Runge-Kutta, para resolver as equações de advecção-difusão e de Euler aplicados a problemas estacionários, por exemplo, o escoamento transônico ao redor do NACA 0012. Depois, estuda-se o método p-multigrid no contexto da Diferença Espectral; o p-multigrid acelera o processo iterativo comutando níveis polinomiais de alta e de baixa-ordem. Após esse estudo, a adaptação ao âmbito dos Volumes Finitos é realizada resultando num p-multigrid relativamente mais simples porque, em contraposição com o p-multigrid para Diferença Espectral, não precisa de operadores de restrição e prolongação para a comunicação entre diferentes níveis polinomiais. A pesquisa conclui com uma comparação com o método de Volumes Finitos de 4a ordem sem p-multigrid (solver VF-RK). Nesse sentido, implementa-se o solver pMG, baseado no p-multigrid proposto, para resolver os problemas estacionários considerados na primeira parte do trabalho; o smoother do p-multigrid é o esquema Runge-Kutta do código VF-RK, e cada problema estacionário é resolvido utilizando diferentes Vciclos procurando sempre soluções de 4a ordem. Os resultados indicam que o método p-multigrid proposto é mais eficiente que o método de Volumes Finitos de 4a ordem sem p-multigrid, isto é, os dois métodos oferecem a mesma precisão mas o primeiro pode levar menos de 50% do tempo de CPU do segundo.
Since Barth and Frederickson\'s important work (Barth e Frederickson, 1990), a number of researchers have studied high-order k-exact Finite Volume method, for example Prof. Ollivier-Gooch\'s group: Ollivier-Gooch e van Altena (2002), Nejat (2007), Michalak (2009), etc. Other quite popular high-order spatial discretizations are the Discontinuous Galerkin methods and the Spectral Difference methods; the iterative processes involving these schemes have been accelerated in recent years by p-multigrid methods. However, this acceleration has not been applied in the context of the high-order Finite Volume method, at least for the knowledge of the author of this thesis. Therefore, the objective of this research is to adapt the p-multigrid developed by Liang et al. (2009b) in the context of Spectral Difference methods, to the environment of Finite Volume studied by Prof. Ollivier-Gooch. This research begins by implementing the solver VF-RK, Finite Volume solver with Runge-Kutta advance, to compute the advection-diffusion equation and Euler equations applied to steady state problems, for example, the transonic flow around NACA 0012. Then, it is studied the p-multigrid method in the context of Spectral Difference schemes; p-multigrid accelerates the iterative process by switching polynomial levels of high- and low-order. After this study, the adaptation to the context of the Finite Volume scheme is performed resulting in a relatively simple p-multigrid because, in contrast to the p-multigrid for Spectral Difference schemes, it doesn\'t need restriction and prolongation operators for communication between different polynomial levels. The research concludes with a comparison with 4th order Finite Volume method without p-multigrid (solver VF-RK). Accordingly, the solver pMG, based on the proposed p-multigrid, is implemented to resolve the steady state problems considered in the first part of the work; the p-multigrid smoother is the Runge-Kutta scheme from VF-RK code, and each steady state problem is solved using different Vcycles, looking for 4th order solutions ever. The results indicate that the proposed p-multigrid method is more efficient than the 4th order Finite Volume method without p-multigrid: the two methods give the same accuracy but the first one can take less than 50% of second one\'s CPU time.

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Escarpini, Filho Romildo dos Santos. "Homogeneização de propriedades térmicas e mecânicas de materiais compósitos considerando efeitos de interfaces imperfeitas." Universidade Federal de Alagoas, 2015. http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1500.

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Анотація:

In the present work, the Parametric Finite-Volume Theory is expanded by using the inclusion of homogenization processes on mechanical and thermal properties of periodically elastic and viscoelastic composites, with interphase effects. This work introduces models for evaluation of thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, elastic and viscoelastic constitutive tensors with unit cell concept applied and periodical boundary conditions in state of generalized plane strain. The current interphase model between inclusion and matrix are considered thin and replaced by equivalent imperfect interfaces. The materials of the interphase are admitted to have lower thermal and mechanical properties. The formulation of the thermal and mechanic homogenization models is based on the traditional strategy of temperature and displacement field expansion in macroscopic and fluctuating components. The effective coefficients of thermal expansion are analytically evaluated using the effective elastic properties and coefficient of thermal expansion of the constitutive phases. Procedures on viscoelastic homogenization are based on Generalized Maxwell model, which allows the assessment of the effective relaxation tensors, providing the effective creep tensors using the Correspondence Principle. The viscoelastic model applied is incremental in time and uses the internal variables formulation. The created models are applied on the solution of many case studies, involving different kinds of composite materials (including size-dependent effects), volume fraction, unit cell geometry and interphase properties influence on the behavior of effective mechanical and thermal properties. The results are compared to analytical and FEM solutions to calculate the method’s efficiency.
No presente trabalho, a versão paramétrica da teoria dos volumes finitos (TVF) é expandida pela incorporação de processos de homogeneização de propriedades térmicas e mecânicas de compósitos periódicos elásticos e viscoelásticos, incluindo efeitos de interfase. O trabalho apresenta modelos para avaliação de condutividade térmica, coeficiente de dilatação térmica, tensores constitutivos elástico e viscoelástico efetivos, considerando o conceito de célula unitária, com condição de contorno periódica em estado plano de deformações generalizado. As interfases existentes entre as inclusões e a matriz são consideradas finas e substituídas por interfaces imperfeitas equivalentes. Os materiais que constituem tais interfases são admitidos com propriedades térmicas e mecânicas inferiores àquelas dos outros constituintes. Os modelos de homogeneização térmica e mecânica são formulados com base na tradicional estratégia de expansão dos campos de temperatura e deslocamentos, respectivamente, em parcelas macroscópica e flutuante. Os coeficientes de dilatação térmica efetivos são avaliados analiticamente em função das propriedades efetivas elásticas e dos coeficientes de dilatação térmica das fases constituintes. Os procedimentos de homogeneização viscoelástico tem como base o modelo de Maxwell generalizado e permitem a determinação dos tensores de relaxação efetivos, a partir dos quais são obtidos os tensores de fluência efetivos através do Princípio da Correspondência. O modelo viscoelástico utilizado é do tipo incremental e utiliza o conceito de variáveis internas. Por fim, os modelos são aplicados na solução de exemplos envolvendo diferentes tipos de materiais compósitos, os quais incluem investigação de efeitos de tamanho, fração volumétrica, geometria da célula unitária, influência das propriedades da interfase sobre as propriedades efetivas térmicas e mecânicas. Os resultados de tais exemplos são comparados com soluções analíticas e com o método dos elementos finitos, demonstrando desempenho dos modelos apresentados.

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Zwart, Philip J. "The integrated space-time finite volume method." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0009/NQ38290.pdf.

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Fallah, Nosrat Allah. "Computational stress analysis using finite volume methods." Thesis, University of Greenwich, 2000. http://gala.gre.ac.uk/6166/.

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Анотація:

There is a growing interest in applying finite volume methods to model solid mechanics problems and multi-physics phenomena. During the last ten years an increasing amount of activity has taken place in this area. Unlike the finite element formulation, which generally involves volume integrals, the finite volume formulation transfers volume integrals to surface integrals using the divergence theorem. This transformation for convection and diffusion terms in the governing equations, ensures conservation at the local element level. This is seen as a major attraction for finite volume methods. The research presented in this thesis details the development of a cell vertex based finite volume formulation for complex analysis like geometrically nonlinear modelling and plate analysis. For both geometrically nonlinear and plate analysis a series of simulation results are presented and are compared with conventional finite element results. Further research has been carried out to solve stress problems in multi-physics phenomena using a Computational Fluid Dynamics(CFD) frame-work. This approach has the advantage in that it uses the similarities between fluid and solid momentum equations to introduce some modifications in a CFD code that allows a complete CFD solution procedure to be used for the simultaneous calculation of the velocity, temperature and displacement variables. The results of this integrated approach are compared with results obtained by using techniques which solve the problem by 111 using two solvers (one for solid regions, one for fluid regions). In summary, the novelty of the research detailed in this thesis is: • Finite volulne formulation for elastic large strain analysis. Comparison of this approach with traditional finite element techniques: - Cell-vertex finite volume method is as accurate as finite element approach but slower in solution time. • Finite volume formulation for structural plate analysis. Comparison with traditional finite element method: - Novel finite volume approach is as accurate as finite element approach. - Does not display locking problems (observed with finite element methods) and is comparable in solution times. • Formulation of an integrated CFD solver for coupled flow, heat transfer and stress calculations. Comparison with a 2-solver approach: - Integrated approach is much faster and substantially less memory intensive than 2-solver approach. Comparisons between the new formulation and traditional approaches are made in terms of accuracy and solution speed.

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Hejazi, Hala Ahmad. "Finite volume methods for simulating anomalous transport." Thesis, Queensland University of Technology, 2015. https://eprints.qut.edu.au/81751/1/Hala%20Ahmad_Hejazi_Thesis.pdf.

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Анотація:

In this thesis a new approach for solving a certain class of anomalous diffusion equations was developed. The theory and algorithms arising from this work will pave the way for more efficient and more accurate solutions of these equations, with applications to science, health and industry. The method of finite volumes was applied to discretise the spatial derivatives, and this was shown to outperform existing methods in several key respects. The stability and convergence of the new method were rigorously established.

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Mildner, Marcus. "Stabilité de l'équation d'advection-diffusion et stabilité de l'équation d'advection pour la solution du problème approché, obtenue par la méthode upwind d'éléments-finis et de volumes-finis avec des éléments de Crouzeix-Raviart." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00839524.

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Анотація:

On considère le problème d'advection-diffusion stationnaire v(∇u, ∇v)+( β*∇u, v) = (f, v) et non stationnaire d/dt (u(t), v) + v(∇u, ∇v)+( β*∇u, v) = (g(t), v), ainsi que le problème d'advection (β*∇u, v) = (f, v) sur un domaine polygonal borné du plan. Le terme de diffusion est approché par des éléments de Crouzeix Raviart et le terme de convection par une méthode upwind sur des volumes barycentriques finis avec un maillage triangulaire. Pour le problème stationnaire d'advection-diffusion, la L²-stabilité (c'est-à-dire indépendante du coefficient de diffusion v) est démontrée pour la solution du problème approché obtenue par cette méthode d'éléments finis et de volumes finis. Pour cela une condition sur la géométrie doit être satisfaite. Des exemples de maillages sont donnés. Toujours avec cette condition géométrique sur le maillage, une inégalité de stabilité (où la discrétisation en temps n'est pas couplée à une condition sur la finesse du maillage) est obtenue pour le cas non-stationnaire. La discrétisation en temps y est faite par un schéma d'Euler implicite. Une majoration de l'erreur, proportionnelle au pas en temps et à la finesse du maillage, est ensuite proposée et exprimée explicitement en fonction des données du problème. Pour le problème d'advection, une approche utilisant la théorie des graphes est utilisée pour obtenir l'existence et l'unicité de la solution, ainsi que le résultat de stabilité. Comme pour la stabilité du problème d'advection-diffusion, une condition géométrique - qui est équivalente pour les points intérieurs du maillage à celle du problème d'advection-diffusion - est nécessaire.

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Perron, Sébastien. "Résolution numérique d'écoulements 3 dimensions avec une nouvelle méthode de volumes finis pour maillages non structurés /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2001. http://theses.uqac.ca.

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COUTINHO, Brauner Gonçalves. "Modelagem Matemática em Coordenadas Generalizadas e Desenvolvimento de Simulador Computacional para Aplicação em Processos de Moldagem por Transferência de Resina." Universidade Federal de Campina Grande, 2013. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/235.

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Submitted by Josirene Barbosa (josirene.henrique@ufcg.edu.br) on 2018-01-22T14:06:12Z No. of bitstreams: 1 BRAUNER GONÇALVES COUTINHO - TESE PPGEP 2013.pdf: 5662839 bytes, checksum: 38e4233d72065d1a5e3baa86c6f3f108 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-01-22T14:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRAUNER GONÇALVES COUTINHO - TESE PPGEP 2013.pdf: 5662839 bytes, checksum: 38e4233d72065d1a5e3baa86c6f3f108 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29
CNPq
O processo RTM é amplamente utilizado para a produção de materiais compósitos de alta qualidade. As simulações computacionais podem desempenhar um importante papel na otimização deste processo, reduzindo custos e tornando-o mais eficiente. Neste trabalho, foi desenvolvida uma modelagem matemática bidimensional transiente para a etapa de preenchimento do molde em processos RTM que prediz o escoamento de duas fases (ar-resina) em meios porosos. O conjunto de equações diferenciais parciais, escritas em coordenadas generalizadas, é discretizado utilizando o método de volumes finitos e resolvido por meio de uma abordagem totalmente implícita via método de Newton com um esquema de passo de tempo variável. Foi desenvolvido um simulador computacional com ferramentas de pré e pós-processamento para ajudar na definição de parâmetros de simulações e na visualização dos resultados obtidos. Para validar a metodologia matemática proposta, resultados numéricos de tempo de preenchimento, posição da frente de fluxo, pressão e vazão de injeção para escoamentos radiais e retilíneos foram comparados com resultados analíticos conhecidos. Como aplicação, o modelo foi usado para descrever o escoamento de óleo vegetal em uma pré-forma de fibra de vidro no interior de uma cavidade retangular e os resultados comparados com dados oriundos de estudos experimentais. Também foram simulados casos envolvendo fronteiras irregulares arbitrárias. O modelo proposto e o simulador mostraram-se consistentes produzindo resultados fisicamente coerentes para as variáveis do processo.
The RTM process is widely used for the production of high quality composite materials. Computer simulations can play an important role in the optimization of this process, reducing costs and increasing efficiency. In this work, it was developed a 2D transient mathematical model for the mold filling stage in RTM process which predicts the twophase flow (air-resin) through porous media. The set of partial differential equations, written in boundary fitted coordinates, is discretized using the finite volume method in a fully implicit approach and solved by using the Newton’s method. It was developed a computational simulator with pre- and post-processing tools to help the definition of simulations parameters and the visualization of the results. To validate the mathematical methodology, numerical results for filling time, flow front position, injection pressure and injection flow rate for rectilinear and radial flows were compared to analytical results from known models. The model was employed to describe the fluid flow of a vegetable oil in a glass fiber preform within a rectangular cavity and the results were compared to experimental data. Some cases involving arbitrary irregular boundaries were also simulated. The proposed model and the simulator generated physically consistent results of the process variables.

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Coetzee, Robert Verwey. "Volume weighted interpolation for unstructured meshes in the finite volume method / R.V. Coetzee." Thesis, North-West University, 2005. http://hdl.handle.net/10394/1098.

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The finite volume method is widely used for the numerical simulation of fluid flow because of its rigorous local conservation properties and its compatibility with arbitrary unstructured meshes for meshing complex domains. Interpolation plays an integral role in the finite volume method. Variables are located at cell centres but are also required at other positions such as cell faces. Variable values at these positions must be interpolated from cell values. In this thesis volume weighted interpolation is introduced as an alternative method of interpolation for the finite volume method. The main advantage of volume weighted interpolation is that variables can be interpolated conservatively between overlapping meshes. The accurate evaluation of convective fluxes on complex meshes remains a central issue in the finite volume method. While existing convection schemes perform well on structured orthogonal meshes, the use of orthogonal meshes is limited to simple domains. The application of volume weighted interpolation for convection modelling is investigated in this thesis in order to improve solutions on skew and non-orthogonal meshes. The method involves the construction of three-point interpolation stencils orthogonal to cell faces. A conservative interpolation is performed between the original mesh and the orthogonal stencil cells. The stencil is then used for the interpolation of face values of variables. Test cases are presented to test the interpolation stencil by using high-resolution convection schemes. Promising results are obtained with the stencil on unstructured meshes. Volume weighted interpolation also finds application as a pre- and post-processing tool for the finite volume method. Examples are presented to demonstrate how volume fraction fields can be initialised for two-phase flow simulations. Volume weighted interpolation can be used as a post-processing tool to map results from one mesh onto another as well as to calculate mass flows through surfaces. The applications described and examples presented in this thesis establish the potential of volume weighted interpolation as a valuable tool for the finite volume method.
Thesis (Ph.D. (Mechanical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2006.

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Opazo, Uribe Eugenia Brunilda. "Avaliação de esquemas discretizantes na solução das equações de Navier-Stokes e aplicação ao problema do escoamento na região de entrada de canais planos." [s.n.], 2002. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265400.

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Анотація:

Orientador : Jose Ricardo Figueiredo
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
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Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo para a solução das equações de NavierStokes bidimensionais em variáveis primitivas, empregando o método de resolução semi-implícito descrito por HIRT et al.(1975). Foi utilizada malha deslocada (tipo MAC) regular, em coordenadas cartesianas. As equações de Navier-Stokes foram escritas nas formas divergente econvectiva, cujos desempenhos foram comparados no problema da cavidade quadrada com parede superior em movimento, para números de Reynolds entre 100 e 3200. Para a forma divergente foi utilizado o método dos volumes finitos e quatro esquemas de discretÍzação: central, linear a montante, QUICK, e exponencial. Para a forma convectiva foi utilizado o método das diferenças finitas e o esquema central. Os resultados foram comparados com os de GmA et alo (1982), indicando a superioridade do esquema central divergente sobre o convectivo, bem como a superioridade dos esquemas QUICK e central sobre os esquemas exponencial e linear a montante. Foi estudado o problema da região de entrada em canais planos, com contração abrupta, considerando dois casos: a região de entrada de um canal plano a partir de um reservatório de grandes dimensões, que pode ser considerado um caso de contração plana com razão de contração infinita e o caso de razão de contração finita 2: 1. Para o caso da razão de contração finita, resultados obtidos para números de Reynolds entre 10 e 426, foram comparados com os dados experimentais de DURST et aI. (1985). Os resultados obtidos mostraram que entre os quatro esquemas de discretização utilizados os que se mostraram mais confiáveis e acurados para este problema foram os esquemas QUICK e exponencial. Encontramos diferenças significativas entre os dados experimentais e os dados obtidos pelo algoritmo em tomo do plano de contração, que foram atribuídos aos erros experimentais que apontaram diferenças de até 10% nos fluxos de massa. Para o caso da razão de contração infinita foi utilizada a solução do escoamento de Jeffery-Hame1, como condição de contorno não trivial para a região de entrada. Resultados obtidos para números de Reynolds 100, 200 e 400, mostraram-se qualitativamente compatíveis com a descrição de PANTON (1984)
Abstract: An algorithm for the two-dimensional solution of the Navier-Stokes equations was developed in primitive variables employing the partially implicit method described by HIRT et al (1975). A regular staggered MAC mesh was used in cartesians coordinates. The Navier-Stokes equations were written in both divergent and convective forms, whose performance were compared in the problem of the moving slid square cavity for Reynolds numbers between 100 and 3200. The finite volume method was adopted for the divergent form using four discretization schemes: central differencing, upwind, QUICK and exponential. The finite difference method was adopted for the convective form using the central differencing. The results were compared with those due to GHIA et al (1982), indicating the superior performance of the divergent form central differencing over its convective counterpart, as well as the superior performance of the QUICK and the central differencing over the exponential and the upwind schemes. The problem of the entrance region in plane channels with abrupt contraction was studied considering two cases: the entrance region of the channel after a huge reservoir, which can be considered as a plane contraction of infinite ratio, and the case of a contraction with the finite ratio 2:1. For the case of contraction with results obtained with Reynolds number between 10 and 426 were compared with the experimental data due to DURST et al (1985). The results obtained indicated that the schemes QU1CK and exponential the most accurate and reliable for this problem. Significant differences with the experimental data were obtained around the plane of contraction, which were attributed to the experimental errors which have shown differences up to 10% in the mass flow rates. For the contraction with infinite ratio the Jeffery-Hamel solution was imposed as non-trivial boundary condition in the entrance. Results obtained for Reynolds numbers 100, 200 and 400 were qualitatively compatible with the description of PANTON (1984)
Doutorado
Termica e Fluidos
Doutor em Engenharia Mecânica

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Sejekan, Chandan Balachandra. "Improving finite-volume diffusive fluxes through better reconstruction." Thesis, University of British Columbia, 2016. http://hdl.handle.net/2429/57719.

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Анотація:

The overarching goal of CFD is to compute solutions with low numerical error. For finite-volume schemes, this error originates as error in the flux integral. For diffusion problems on unstructured meshes, the diffusive flux (computed from reconstructed gradients) is one order less accurate than the reconstructed solution. Worse, the gradient errors are not smooth, and so no error cancellation accompanies the flux integration, reducing the flux integral to zero order for second-order schemes. Our aim is to compute the gradient and flux more accurately at the cell boundaries and hence obtain a better flux integral for a slight increase in computational cost. We propose a novel reconstruction method and flux discretization to improve diffusive flux accuracy on cell-centred, isotropic unstructured meshes. Our approach uses a modified least-squares system to reconstruct the solution to second-order accuracy in the H₁ norm instead of the prevalent L₂ norm, thus ensuring second-order accurate gradients. Either circumcentres or containment centres are chosen as the control-volume reference points based on a criteria to facilitate calculation of second-order gradients at flux quadrature points using a linear interpolation scheme along with a high-accuracy jump term to enhance stability of the system. Numerical results show a significant improvement in the order of accuracy of the computed diffusive flux as well as the flux integral. When applied to a channel flow advection-diffusion problem, the scheme resulted in an increased order of accuracy for the flux integral along with gains in solution accuracy by a factor of two. The characteristics of the new scheme were studied through stability, truncation error and cost analysis. The increase in computational costs were modest and affordable. The behaviour of the scheme was also tested by implementing a variation of it within the ANSYS Fluent discretization framework.
Applied Science, Faculty of
Mechanical Engineering, Department of
Graduate

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Paisley, M. F. "Finite volume methods for the steady Euler equations." Thesis, University of Oxford, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.375309.

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Kolibal, Joseph. "Aspects of finite volume method for compressible flows." Thesis, University of Oxford, 1989. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.237837.

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Lebon, Gerard Serge Bruno. "Unstructured finite volume algorithms for compressible multiphase flow." Thesis, University of Greenwich, 2011. http://gala.gre.ac.uk/8077/.

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Анотація:

This research presents novel algorithms for computing flow within an unstructured, collocated, finite volume solver in the presence of non-orthogonality and compressibility in order to extend the range of problems which can be modelled with the University's in-house CFD code: PHYSICA. A new non-orthogonality diffusion correction relaxation parameter has been successfully introduced and tested with benchmarks from the literature. Cases involving geometries meshed with commercial packages have been successfully run with the diffusion correction methods, variable bounding and proper under-relaxation practices. The applicability of a pressure interpolation method has also been tested with these cases. A procedure for solving compressible flow within a finite volume, pressure correction type scheme, has been devised and successfully implemented in different test cases. This method is however prone to numerical diffusion in the presence of shocks, but does work even in the presence of skewed meshes. The method was then tested with the case of an oxygen jet entering a heated furnace, for which experimental data is available for comparison. The method was successful in predicting the axial variables of the jet, and used to develop a turbulence modification model for such jets. The method was finally used to model the deformation of a free surface impinged by a compressible jet, using a novel zonal method called zonal Gas And Liquid Analyser (GALA). Convergence was achieved with the method developed in this research, together with the application of the counter diffusion method to model the moving interface.

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Tan, Zhijun. "Moving mesh finite volume method and its applications." HKBU Institutional Repository, 2005. http://repository.hkbu.edu.hk/etd_ra/592.

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Bussing, Thomas Richard Arthur. "A finite volume method for the Navier-Stokes equations with finite rate chemistry." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1985. http://hdl.handle.net/1721.1/38553.

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Анотація:

Thesis (Sc. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Aeronautics and Astronautics, 1985.
MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND SCIENCE.
Bibliography: leaves 376-380.
by Thomas Richard Arthur Bussing.
Sc.D.

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Hamilton, Brian. "Finite difference and finite volume methods for wave-based modelling of room acoustics." Thesis, University of Edinburgh, 2016. http://hdl.handle.net/1842/22940.

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Анотація:

Wave-based models of sound propagation can be used to predict and synthesize sounds as they would be heard naturally in room acoustic environments. The numerical simulation of such models with traditional time-stepping grid-based methods can be an expensive process, due to the sheer size of listening environments (e.g., auditoriums and concert halls) and due to the temporal resolution required by audio rates that resolve frequencies up to the limit of human hearing. Finite difference methods comprise a simple starting point for such simulations, but they are known to suffer from approximation errors that may necessitate expensive grid refinements in order to achieve sufficient levels of accuracy. As such, a significant amount of research has gone into designing finite difference methods that are highly accurate while remaining computationally efficient. The problem of designing and using accurate finite difference schemes is compounded by the fact that room acoustics models require complex boundary conditions to model frequency-dependent wall impedances over non-trivial geometries. The implementation of such boundary conditions in a numerically stable manner has been a challenge for some time. Stable boundary conditions for finite difference room acoustics simulations have been formulated in the past, but generally they have only been useful in modelling trivial geometries (e.g., idealised shoebox halls). Finite volume methods have recently been shown to be a viable solution to the problem of complex boundary conditions over non-trivial geometries, and they also allow for the use of energy methods for numerical stability analyses. Finite volume methods lend themselves naturally to fully unstructured grids and they can simplify to the types of grids typically used in finite difference methods. This allows for room acoustics simulation models that balance the simplicity of finite difference methods for wave propagation in air with the detail of finite volume methods for the modelling of complex boundaries. This thesis is an exploration of these two distinct, yet related, approaches to wave-based room acoustic simulations. The overarching theme in this investigation is the balance between accuracy, computational efficiency, and numerical stability. Higher-order and optimised schemes in two and three spatial dimensions are derived and compared, towards the goal of finding accurate and efficient finite difference schemes. Numerical stability is analysed using frequency-domain analyses, as well as energy techniques whenever possible, allowing for stable and frequency-dependent boundary conditions appropriate for room acoustics modelling. Along the way, the use of non-Cartesian grids is investigated, geometric relationships between certain finite difference and finite volume schemes are explored, and some problems associated to staircasing effects at boundaries are considered. Also, models of sound absorption in air are incorporated into these numerical schemes, using physical parameters that are appropriate for room acoustic scenarios.

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Noriler, Dirceu 1978. "Modelagem matematica multifasica e simulação tridimensional e transiente para sistemas gas-liquido : o caso do escoamento liquido-vapor em colunas de destilação." [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266217.

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Анотація:

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Henry França Meier, Antonio Andre Chivanga Barros
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-08-10T17:36:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Noriler_Dirceu_D.pdf: 6369286 bytes, checksum: f7d7529d389ee08ae2c3e9ff05d27633 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Os mecanismos fenomenológicos que ocorrem em equipamentos industriais são muito importantes para o projeto e otimização de equipamentos e processos. Neste caminho, a destilação, a mais importante técnica de separação, é foco de diversos estudos que tem como objetivo compreender a fenomenologia deste sistema. Os modelos atuais para a representação de colunas de destilação baseiam-se no conceito de estágios de equilíbrio e de não equilíbrio que consideram a mistura perfeita em cada fase, onde não existem variações espaciais das propriedades conserváveis, somente variações temporais. No entanto, é conhecido que o padrão de escoamento tem uma grande importância sobre a eficiência de transferência de massa e energia. Neste sentido, houve muitas contribuições na aplicação das técnicas de CFD ao estudo dos padrões de escoamento em sistemas gás-sólido, como em leitos fluidizados, e em sistemas gás-líquido, como em coluna de bolhas. Assim, o principal objetivo deste trabalho é aplicar um modelo microscópico multifásico baseado na conservação de quantidade de movimento, calor e massa, num referencial euleriano-euleriano tridimensional e transiente, sob condições de turbulência, que possibilite a predição dos perfis de velocidade, fração volumétrica, pressão, temperatura e concentração em um prato perfurado de uma coluna de destilação. Um código comercial de CFD foi utilizado para a execução dos experimentos numéricos, com a construção de malhas numéricas e implementação de equações de fechamento obtidas na literatura através de sub-rotinas escritas em linguagem FORTRAN. O método numérico utilizado foi o método dos volumes finitos com malha co-localizada em um sistema de coordenadas generalizadas. Os principais resultados mostram os perfis de fração volumétrica, velocidade, temperatura e de concentração em função do tempo e da posição no prato e quando comparados com dados da literatura e com dados obtidos experimentalmente confirmam a capacidade do modelo predizer os principais aspectos fenomenológicos em pratos perfurados de destilação. A metodologia proposta neste trabalho mostrou-se adequada para reproduzir o comportamento fluidodinâmico em pratos perfurados de destilação e pode ser aplicada para projeto e otimização destes equipamentos
Abstract: A better understanding of the mechanisms that occur in large scale industrial processes is important in order to improve equipment design and process development. In this way, distillation is one of the most important separation techniques. Conventional models for distillation columns are based on equilibrium and non-equilibrium stage concepts. Despite the relevant results obtained with equilibrium and nonequilibrium stage models, they neglect the fluid dynamic phenomena assuming perfect mixing of each phase in the plate. However, it has been recognized that the flow pattern on a distillation tray is of large importance on the mass and energy transfer efficiency, and this influence can only be analyzed by making a fluid dynamics study. Recent advances show that CFD techniques have allowed the study of fluid dynamic in processes and equipments. Contributions have been made in modeling and simulation of gas-solid flow, as for example in fluidized beds, and gas-liquid flow, as for example in bubble columns. The main objective of this work is to apply a CFD model under Eulerian-Eulerian framework for gas-liquid flows, capable to predict the momentum, mass and thermal phenomena of the multiphase flows. A three-dimensional and transient model with chemical species, energy and momentum conservation balances have been applied for predictions of volume fractions, velocities, pressure, temperature and concentrations fields, of two-phase flows on distillation sieve tray. The mathematical model was implemented in a CFD commercial code for numerical studies, with the construction of a particular numerical grid and using own sub-routines in FORTRAN language for the closures equations obtained from literature. The model was solved using the finite-volume method with collocated variables in a generalized co-ordinate system. The results show the volume fractions, velocities, temperature and concentrations profiles as a function of the time and the position in the distillation sieve tray. These were compared with literature data and our experimental data to confirm that the model is suitable to predict gas-liquid flows on a distillation sieve tray. The CFD tools presented and discussed in this work make possible to know better the turbulent gas-liquid flow in a sieve plate of distillation columns and they can be used to optimize design and the operating conditions of such processes
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química

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Berg, Lucas Arantes. "Estudo da propagação elétrica em fibras de Purkinje." Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), 2018. https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6518.

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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
As fibras de Purkinje são estruturas fundamentais no processo de propagação do estímulo elétrico do coração. Para que ocorra a contração dos músculos dos ventrículos é necessário que estas fibras estimulem o miocárdio de maneira sincronizada. Porém, certas alterações nas propriedades das células que compõem estas fibras podem proporcionar uma dessincronização do ritmo cardíaco. Isto pode ocorrer através de falhas na propagação do estímulo elétrico devido a bloqueios que ocorrem nas junções que ligam as fibras de Purkinje com o músculo do ventrículo, de modo que esta condição é considerada um estado de risco para arritmias cardíacas. No entanto, a obtenção da estrutura das fibras de Purkinje a partir de um paciente específico é uma tarefa difícil e ela é mandatória para que sejam realizados estudos envolvendo a atividade elétrica do coração. Grande parte destas dificuldades decorre do fato da velocidade de propagação nas fibras de Purkinje ser extremamente rápida, da ordem de 2 a 4 m/s, tornando assim as medições experimentais um desafio. Este trabalho tem por objetivo investigar e analisar quais propriedades podem afetar a velocidade de propagação e o tempo de ativação nas fibras de Purkinje, tais como a geometria das células, a sua condutividade, o acoplamento das fibras com o tecido ventricular e o número de bifurcações existentes na rede. Com intuito de atingir este objetivo, diversas redes de Purkinje foram geradas variando estes parâmetros a fim de se realizar uma análise de sensibilidade. Para a implementação do modelo computacional foi utilizada a equação do monodomínio para descrever matematicamente o fenômeno. Foram utilizados dois modelos celulares específicos para células de Purkinje a fim de modelar as correntes iônicas. A solução numérica foi calculada através do Método dos Volumes Finitos. Os resultados do presente trabalho se mostraram de acordo com os obtidos na literatura, de modo que o modelo foi capaz de validar de maneira satisfatória determinados comportamentos que ocorrem na condução do estímulo elétrico através das fibras de Purkinje, como a velocidade de propagação e o tempo de ativação nestas estruturas. Além disso, o modelo foi capaz de reproduzir o atraso característico na propagação que acontece nas Junções-Músculo-Purkinje.
Purkinje fibers are fundamental structures in the process of propagation of the electrical stimulus of the heart. In order for contraction of the muscles of the ventricles to occur, these fibers need to stimulate the myocardium in a synchronized manner. However, certain changes in the properties of the cells composing these fibers may provide a desynchronization of the heart rate. This can occur through failures in the propagation of the electrical stimulus due to blockages occurring at the junctions that attach the Purkinje fibers to the ventricle muscle, so that this condition is considered a risk state for cardiac arrhythmias. However, obtaining the structure of Purkinje fibers from a specific patient is a difficult task and it is mandatory for studies involving the electrical activity of the heart. Most of these difficulties arise from the fact that the propagation velocity in the Purkinje fibers is extremely fast, ranging from 2 to 4 m/s, thus making experimental measurements a challenge. This work aims to investigate and analyze which properties may affect the propagation velocity and activation time in Purkinje fibers, such as cell geometry, conductivity, coupling of fibers with ventricular tissue and number of bifurcations in the network. In order to reach this goal, several Purkinje networks were generated by varying these parameters in order to perform a sensitivity analysis. For the implementation of the computational model was used the monodomain equations to describe mathematically the phenomenon. Two specific cellular models for Purkinje cells were used to model the ionic currents. The numerical solution was calculated using the Finite Volume Method. The results of the present work were in accordance with those obtained in the literature, so that the model was able to validate in a satisfactory way certain behaviors that occur in the conduction velocity and the activation time of the Purkinje fibers. In addition, the model was able to reproduce the characteristic delay on the propagation that occur at the Purkinje-Muscle-Junctions.

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Belisio, Adriano Silva. "Simula??o da transfer?ncia de calor em amostras aquecidas por plasma." Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2007. http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/15522.

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The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest
O processamento de materiais por plasmas tem crescido bastante nos ?ltimos tempos em diversas aplica??es tecnol?gicas, mais especificamente no tratamento de superf?cies. Esse crescimento se deve, principalmente, pela grande aplicabilidade do plasma como fonte energ?tica. Por outro lado, a multiplicidade de efeitos simult?neos presentes no plasma, (intera??es t?rmicas, qu?micas e f?sicas) aumenta a complexidade para entendimento da sua intera??o com s?lidos. Nesse sentido, como um passo inicial para o desenvolvimento desse tema, o presente trabalho trata da simula??o computacional de aquecimento e resfriamento de amostras de a?o e cobre em ambientes de plasma, considerando-se duas configura??es geom?tricas: catodo oco e catodo planar. Para tal, tr?s modelos computacionais foram desenvolvidos na linguagem Fortran 90: um modelo unidimensional transiente sem suporte (1D,t), um modelo bidimensional transiente sem suporte (2D,t) e um modelo bidimensional transiente (2D,t) que considera a presen?a de um suporte na montagem experimental. Os modelos foram desenvolvidos utilizando-se o m?todo dos volumes finitos e, para as situa??es bidimensionais, o efeito de catodo oco sobre a amostra foi considerado como uma fonte externa de calor lateral. Os resultados obtidos com os tr?s modelos computacionais, como a distribui??o de temperatura nas amostras e nos suportes, os seus gradientes t?rmicos, em fun??o de alguns experimentos de aquecimento e resfriamento desenvolvidos pelo Laborat?rio de Plasma, LabPlasma/UFRN, e de experimentos reportados na literatura, apontam para a validade dos c?digos desenvolvidos e ilustram a necessidade da utiliza??o dessa ferramenta nesse tipo de processo, pela sua facilidade de disponibiliza??o de informa??es t?rmicas de interesse

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Neres, Anderson Tavares. "Análise de erros da equação de advecção unidimensional no Método de Volumes Finitos." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2012. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3896.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Uma análise utilizando a série de Taylor é apresentada para se estimar a priori os erros envolvidos na solução numérica da equação de advecção unidimensional com termo fonte, através do Método dos Volumes Finitos em uma malha do tipo uniforme e uma malha não uniforme. Também faz-se um estudo a posteriori para verificar a magnitude do erro de discretização e corroborar os resultados obtidos através da análise a priori. Por meio da técnica de solução manufaturada tem-se uma solução analítica para o problema, a qual facilita a análise dos resultados numéricos encontrados, e estuda-se ainda a influência das funções de interpolação UDS e CDS e do parâmetro u na solução numérica.
An analysis based on Taylor series is presented for estimating a priori the errors involved in the numerical solution of advection equation one-dimensional with source term, using the Finite Volume Method in a mesh uniform and a nonuniform mesh. Also is accomplished a study to determine the magnitude of discretization error and corroborate the results obtained on analyzing a priori. By using the technique of solution manufactured is produced an analytical solution for the problem, which facilitates analysis of the numeric results, and was also studied the influence functions of interpolation UDS and CDS and of parameter u in the numerical solution.

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Ortiz, Carlos Enrique Pico. "Simulação numérica de escoamentos com troca de calor no interior de tubos com nervuras periódicas." Universidade Federal de Uberlândia, 2002. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14836.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
With the aim of develop a computational tool for thermodynamic optimization of heat exchangers, a computational code was implemented to solve the Navier-Stokes equations in an axisymmetric domain using the finite volume method and central differencing with Runge-Kutta explicit temporal advance and pressure-velocity coupling of fractional step type. This work presents results of the numeric simulation of the fully developed flow with heat transfer in a tube of circular section with ribs or obstacles, periodically spaced in the flow direction. The simulations were carried out in two regimes, laminar and turbulent, out of the completely rough region, and in four different geometries. In the cases with the high Reynolds number, the Smagorinsky subgrid model with damping function was used to include the effects of the quasi-two-dimensional scales not solved. In both cases, the primitive variables were decomposed to use periodic boundary conditions in the flow direction and non-slip boundary conditions in the walls. The results obtained in laminar regime are satisfactory. In the turbulent regime the results show the deficiency of the Smagorinsky subgrid model, when it is applied in two-dimensional domains.
Com o objetivo de desenvolver uma ferramenta computacional que permita a otimização termodinâmica de trocadores de calor, foi implementado um código computacional para resolver as equações de Navier-Stokes num domínio axissimétrico, usando o método dos volumes finitos e diferenças centradas, com esquema temporal explícito de Runge Kutta e acoplamento pressão-velocidade do tipo passo fracionário. Neste trabalho são apresentados resultados da simulação numérica de escoamentos completamente desenvolvidos e com troca de calor, em um tubo de seção circular com nervuras ou obstáculos periodicamente espaçados na direção do escoamento. As simulações foram feitas em dois regimes, laminar e turbulento, fora da região completamente rugosa, e para quatro geometrias diferentes. Nos casos com números de Reynolds mais elevados, foi empregado o modelo de turbulência sub-malha de Smagorinsky com função de amortecimento, para incluir os efeitos das escalas quase bidimensionais não-resolvidas. Em ambos os casos, as variáveis primitivas foram decompostas para empregar condições de contorno periódicas na direção do escoamento e de não-escorregamento nas paredes. Os resultados obtidos em regime laminar são satisfatórios e, em regime turbulento, mostram a deficiência do modelo sub-malha de Smagorinsky, quando aplicado em domínios bidimensionais.
Mestre em Engenharia Mecânica

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Rodrigues, Tadeu Tonheiro. "Modelagem numérica do escoamento em válvulas automáticas de compressores pelo Método da Fronteira Imersa /." Ilha Solteira : [s.n.], 2010. http://hdl.handle.net/11449/88858.

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Resumo: A compreensão do escoamento em válvulas de compressores herméticos alternativos é de fundamental importância para introduzir modificações no projeto delas de maneira a aumentar a performance dos compressores, e por fim, dos ciclos de refrigeração. A válvula do compressor é um dispositivo ímpar, umas vez que seu funcionamento se dá pela ação da pressão exercida pelo escoamento, caracterizando um problema de forte interação fluido- estrutura. O uso da modelagem numérica através das ferramentas da mecânica dos fluidos computacional (CFD) tem se destacado como a alternativa mais dinâmica para o estudo do fenômeno. O trabalho desenvolvido foi voltado para o estudo numérico do escoamento através do difusor radial, o qual é um modelo simplificado da válvula, com o emprego do Método da Fronteira Imersa com Modelo Físico Virtual para a modelagem do disco superior do difusor (palheta). O ponto forte desta metodologia é que a representação de regiões sólidas é feita pelo cálculo de um campo de força, o qual é introduzido nas equações das células na vizinhança do sólido. Este procedimento dispensa o uso de malhas que se adaptam ao corpo, possibilitando o uso de malhas cartesianas convencionas para modelar geometrias complexas e móveis. A metodologia foi acoplada com a solução das equações governantes do escoamento em coordenadas cilíndricas através do Método dos Volumes Finitos. Inicialmente, a metodologia foi validada, utilizando como dados de referência resultados provenientes de estudos numéricos e experimentais, e foi avaliada a influência dos parâmetros do procedimento na qualidade final dos resultados. Na segunda etapa foram desenvolvidos estudos preliminares referentes ao movimento do disco superior, com a imposição artificial dos processos de abertura e fechamento da válvula. Os resultados obtidos mostraram que a metodologia adotada ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The fully understanding of the flow through automatic valves of alternative hermetic compressors is essentiall to introduce modifications in its project aiming the improvement of the compressor performance and, also, the refrigeration cycle. The compressor valve is a singular device, once its operation is ruled by the flow pressure, characterizing a case with a strong fluid-structure interaction. The using of numerical tools trough the methods of computational fluid dynamics (CFD) has gained especial attention due to its flexibility to study the phenomenon. The present work was developed to study numerically the flow through the radial diffuser, which is a simplified model of the valve, with the employment of the Immersed Boundary Method with Virtual Physical Model to modeling the superior disk (valve reed). The main advantage of this methodology is that the modeling of solid boundaries is performed with the calculus of a force field, which is introduced in the cells equations nearby the solid. This procedure dispenses the using of body-fitted meshes, enabling the adoption of conventional Cartesian meshes to model complex and moving geometries. The methodology was coupled with the solution of the governing equations in cylindrical coordinates though the Finite Volume Method. Firstly, the methodology was validated, confronting the results obtained with data from numerical and experimental studies, where the influence of the main parameters in the quality of the final results was evaluated. In the second step were developed preliminary studies concerning the movement of the superior disk, whose opening and closing movements were artificially imposed. The results obtained showed that the adopted methodology is quit promising and flexible, and can be employed in more refined studies to the comprehension of the flow through the valve regarding the fluid-structure interaction that rules the problem
Orientador: José Luiz Gasche
Coorientador: Júlio Militzer
Banca: Cassio Roberto Macedo Maia
Banca: Elie Luis Martinez Padilla
Mestre

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QUEIROZ, Robson Araújo de. "Modelagem e simulação do resfriamento do leito de frutas não climatéricas com ar forçado. Estudo de caso: laranja valência." Universidade Federal de Campina Grande, 2016. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1179.

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Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-16T11:56:28Z No. of bitstreams: 1 ROBSON ARAÚJO DE QUEIROZ - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4819287 bytes, checksum: 89f45f14aa287200cece77886f0bc95d (MD5)
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CNPq
A fruticultura é uma atividade importante em todo mundo, pois movimenta um grande número de mercados, além de promover o desenvolvimento de muitos países. A laranja é a fruta mais produzida no mundo e a segunda mais consumida onde, o Brasil é o maior produtor mundial. Entre as várias formas de conservação desta fruta, para seu consumo in natura, o método de refrigeração por ar forçado é o mais indicado. O objetivo desta pesquisa é estudar teoricamente o resfriamento de leito de frutas não climatéricas com ar forçado, com particular referência a laranja valência (Citrus sinensis O.). Foi realizado uma modelagem matemática para descrever as trocas de massa e energia entre o ar e o produto durante o processo. Para a solução numérica das equações governantes utilizou-se o método dos volumes finitos e função de interpolação upwind. A obtenção dos resultados foi através do desenvolvido de um código computacional no software Mathematica®, onde foram simulados alguns casos distribuídos entre grupos denominados A, B e C. As simulações do grupo A serviram para validar a metodologia e apresentou um erro relativo de 0,061±0,03°C em uma malha de 20 pontos nodais e área específica A*= 180 m²/m³. No segundo grupo, variou-se a altura do leito de laranja (H). Neste grupo, verificou-se que quanto menor o valor deste parâmetro, maior será a eficiência na troca térmica da temperatura do ar de refrigeração com a temperatura das frutas no interior do leito. O terceiro grupo, o grupo C, variou-se o coeficiente de transferência de calor convectivo (hc). Os grupos analisados permitiram avaliar a influência de alguns parâmetros sobre a cinética de resfriamento do leito de laranja valência, tais como: temperatura do produto e do ar de refrigeração, pressão de vapor de saturação do ar e umidade relativa do mesmo. Os resultados foram mostrados e analisado, onde observou-se uma grande influência do hc na cinética de resfriamento do leito da laranja. Quanto maior o valor deste parâmetro, maiores são os gradientes de temperatura do leito e mais rápido ocorre o resfriamento do leito das laranjas. Demonstrando sua importância no processo.
Fruit growing is an important activity worldwide, because it moves a large number of markets, in addition to promoting the development of many countries. Orange is the most widely produced fruit in the world and the second most consumed where, Brazil is the world's largest producer. Among the various forms of conservation of this fruit, for their in natura consumption, the forced air cooling method is most suitable. The objective of this research is to theoretically study the non-climatic fruit bed cooling with forced air, with particular reference to orange valence (Citrus sinensis O.). A mathematical modeling was performed to describe the mass and energy changes between the air and the product during the process. For the numerical solution of the governing equations the finite volume method and the upwind interpolation function were used. The results were obtained through the development of a computer code in Mathematica® software, where some cases distributed among groups denominated A, B and C were simulated. The simulations of group A served to validate the methodology and presented a relative error of 0.061 ± 0.03°C in a mesh of 20 nodal points and specific area A* = 180 m²/m³. In the second group, the height of the orange bed (H) was varied. In this group, it was verified that the lower the value of this parameter, the greater the efficiency in the thermal exchange cooling air temperature with the temperature of the fruit within the bed. The third group, the group C, was varied convective heat transfer coefficients (hc). The groups analyzed to assess the influence of some parameters on the cooling kinetics of valencia orange bed, such as: product temperature and cooling air, air saturation vapor pressure and relative humidity of it. The results were shown and analyzed, where there has been a great influence hc the cooling kinetics of Orange bed. The higher the value of this parameter, the higher the bed temperature gradients and faster cooling of oranges occurs. Showing its importance in the process.

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Aquino, Clayton Tavares. "Uma formulação geometricamente não linear da teoria paramétrica de volumes finitos." Universidade Federal de Alagoas, 2010. http://repositorio.ufal.br/handle/riufal/400.

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This work presents a model based on the known Parametric Finite-Volume Theory to analyze the geometrically nonlinear behavior of two-dimensional elastic structures made of heterogeneous materials. The formulation employed by the model is purely incremental and based on a kinematic Total Lagrangian description. The Second Piola-Kirchhoff tensor and Green-Lagrange tensor are used as stress and strain measurements, respectively. Based on this formulation a computer code is developed in C++ language. To verify the efficiency of the model, examples of structures with large displacements and involving heterogeneous materials, as well as homogeneous materials, were analyzed. The results for these examples are shown and compared with others published in the literature.
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de uma nova formulação baseada na teoria paramétrica de volumes finitos, para a análise do comportamento geometricamente não linear de sólidos elásticos bidimensionais heterogêneos. A formulação é do tipo incremental e fundamentada em uma descrição cinemática Lagrangeana Total. Como medidas de tensão e de deformação são empregados o segundo tensor tensão de Piola-Kirchhoff e o tensor de Green-Lagrange, respectivamente. Com base na referida formulação, desenvolve-se um código computacional em linguagem de programação C++. Para verificar e validar o modelo proposto analisam-se diferentes problemas submetidos a grandes deslocamentos envolvendo materiais homogêneos e heterogêneos. Comparam-se os resultados obtidos com outros encontrados na literatura científica.

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Angelini, Ophélie. "Étude de schémas numériques pour les écoulements diphasiques en milieu poreux déformable pour des maillages quelconques : application au stockage de déchets radioactifs." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00587364.

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Les écoulements diphasiques en milieu poreux sont des phénomènes complexes et qui concernent de nombreux problèmes industriels. EDF travaille sur la faisabilité et la sécurité d'un stockage en couche géologique profonde de déchets nucléaires. Dans ce domaine la simulation des écoulements diphasiques en milieu poreux est particulièrement importante dans au moins trois domaines : tout d'abord lors de la phase de ventilation des galeries du stockage qui pourrait désaturer la roche présente et ainsi en modifier ses propriétés de rétention, mais également lors de la phase de resaturation des matériaux et enfin lors de l'arrivée de l'eau sur les parties métalliques contenues dans le stockage qui entraînera alors des phénomènes de corrosion et un dégagement d'hydrogène. Dans ce contexte, EDF souhaite se doter de méthodes numériques performantes et robustes ne nécessitant pas de conditions restrictives sur la forme des mailles. Ce travail s'inscrivant dans cette problématique, est consacré dans un premier temps au développement du schéma volumes finis SUSHI (Scheme Using Stabilization and Hybrid Interfaces) dans le code de mécanique d'EDF, Code_Aster afin de modéliser les écoulements diphasique en milieu poreux. Ce schéma a été développé en 2D et en 3D. Parallèlement une nouvelle formulation qui permet de traiter de manière uniforme les écoulements en milieu saturé et insaturé pour des problèmes miscibles et immiscibles est proposée. Différentes études modélisant des difficultés liées aux problématiques du stockage de déchets radioactifs en couches géologiques profondes ont été traitées. On peut citer l'étude d'un bi-matériau qui met en avant le ré-équilibrage capillaire d'un matériau par un autre possédant des propriétés et des conditions initiales en saturation très hétérogènes. On citera également l'étude de l'injection d'hydrogène dans un milieu initialement saturé en eau pure qui est tirée du benchmark " Ecoulement diphasique " proposé par le GNR MOMAS. Cette étude avait pour objectif de mettre en évidence le bon traitement de l'apparition d'une phase dans un milieu saturé et donc la pertinence de notre nouvelle formulation à traiter d'une manière unifié un problème d'écoulement saturé et un problème d'écoulement insaturé

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