2023
Tópicos Avançados de Mecânica de Fluidos Computacional
Nome: Tópicos Avançados de Mecânica de Fluidos Computacional
Cód.: EME13166D
6 ECTS
Duração: 15 semanas/156 horas
Área Científica:
Engenharia Mecânica
Língua(s) de lecionação: Português
Língua(s) de apoio tutorial: Português
Regime de Frequência: Presencial
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
O aluno deverá ser capaz de estabelecer as equações de conservação que descrevem escoamentos turbulentos com combustão e transferência de calor e massa, conhecendo os modelos físicos de turbulência, combustão e radiação para fecho das equações de conservação para o campo médio. Deverá ser capaz de conceber, implementar, testar e aplicar algoritmos de cálculo para a solução de problemas com combustão, utilizando reacções globais ou cinética química detalhada. Deverá ser capaz de descrever modelos de formação de poluentes para cálculo das respectivas concentrações. Desenvolverá as suas competências de programação e de utilização de software específico.
Conteúdos Programáticos
1. Eq. conservação escoamentos reactivos. Cinética química. Escalar conservado. Fracção mistura. Decomposição de Reynolds e Favre. Eq. conservação escoam. turbulentos.
2. Implem. computacional. Mét. volumes finitos. Selecção malha. Discretização eq. conservação. Mét. solução eq. discretizadas. Algorit. solução. Precisão numérica resultados. Software in-house e comercial.
3. Mod. turbulência. Mod.zero eq. Mod. 2 equações: k-e e variantes. Mod. de transporte das tensões de Reynolds. Mod. simulação grandes turbilhões. Simul. numérica directa. Implem. numérica do modelo k-e.
4. Eq. Transfer. calor radiação meios participativos. Prop. radiativas gases e partículas. Mod. cálculo das prop. radiativas gases e partículas. Métodos das zonas, Monte Carlo, ordenadas discretas, transferência discreta e P1. Implementação numérica do método das ordenadas discretas.
5. Mod. e mecanismos de formação de: poluentes; NO; fuligem. Implem. numérica Zeldovich.
6. Código comercial simul. escoam. reactivos.
2. Implem. computacional. Mét. volumes finitos. Selecção malha. Discretização eq. conservação. Mét. solução eq. discretizadas. Algorit. solução. Precisão numérica resultados. Software in-house e comercial.
3. Mod. turbulência. Mod.zero eq. Mod. 2 equações: k-e e variantes. Mod. de transporte das tensões de Reynolds. Mod. simulação grandes turbilhões. Simul. numérica directa. Implem. numérica do modelo k-e.
4. Eq. Transfer. calor radiação meios participativos. Prop. radiativas gases e partículas. Mod. cálculo das prop. radiativas gases e partículas. Métodos das zonas, Monte Carlo, ordenadas discretas, transferência discreta e P1. Implementação numérica do método das ordenadas discretas.
5. Mod. e mecanismos de formação de: poluentes; NO; fuligem. Implem. numérica Zeldovich.
6. Código comercial simul. escoam. reactivos.
Métodos de Ensino
O ensino é baseado em aulas teóricas e teórico-práticas, servindo estas últimas como apoio à resolução dos problemas propostos. Procurar-se-á uma aprendizagem activa que estimule o aluno a pesquisar os diversos temas que são abordados nesta disciplina. O processo de ensino adoptado é personalizado, já que o nº de alunos por turma assim o permite.
Avaliação: A avaliação é feita por 5 trabalhos computacionais que são resolvidos ao longo das 15 semanas lectivas.
Avaliação: A avaliação é feita por 5 trabalhos computacionais que são resolvidos ao longo das 15 semanas lectivas.
Bibliografia
Pletcher, R. H., Anderson, D. e Tannehill, J. C. (2013). Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer. 3ª edição. CRC Press.
Ferziger, J. H., Peric, M. e Street, R. L. (2019). Computational Methods for Fluid Dynamics. 4ª edição. Springer-Verlag.
Versteeg, H. K. e Malalasekera, W (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics. 2ª edição. Prentice Hall
Patankar, S. V. (1980). Numerical Heat and Fluid Flow. Taylor and Francis
Pope, S. (2000). Turbulent Flows. Cambridge University Press.
Turns, Stephen R. (2011). An Introduction to Combustion: Concepts and Applications. 3ª Edição. McGraw-Hill
Poinsot, T. e Veynante D. (2012). Theoretical and Numerical Combustion. 3ª edição.
Modest, M.F. (2014). Radiation Heat Transfer. 3ª edição. Academic Press
Ferziger, J. H., Peric, M. e Street, R. L. (2019). Computational Methods for Fluid Dynamics. 4ª edição. Springer-Verlag.
Versteeg, H. K. e Malalasekera, W (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics. 2ª edição. Prentice Hall
Patankar, S. V. (1980). Numerical Heat and Fluid Flow. Taylor and Francis
Pope, S. (2000). Turbulent Flows. Cambridge University Press.
Turns, Stephen R. (2011). An Introduction to Combustion: Concepts and Applications. 3ª Edição. McGraw-Hill
Poinsot, T. e Veynante D. (2012). Theoretical and Numerical Combustion. 3ª edição.
Modest, M.F. (2014). Radiation Heat Transfer. 3ª edição. Academic Press
Equipa Docente
- Isabel Maria Pereira Bastos Malico [responsável]
