Laboratório de Mecânica Computacional (Fluidos)

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Mohammadmahdi Abdollahzadehsangroudi
Código:
16149
Ano:
2
Semestre:
S2
Créditos ECTS:
1,5
Carga Horária:
PL(15H)
Área Científica:
MECÂNICA COMPUTACIONAL
Objectivos de Aprendizagem:
O objetivo geral desta unidade curricular é proporcionar aos estudantes um ambiente de laboratório digital onde possam aprender e praticar a modelação numérica e a simulação computacional aplicada à Mecânica dos Fluidos. Os estudantes desenvolverão competências nas seguintes áreas:
-Resolver numericamente problemas básicos de Mecânica dos Fluidos, formulando e implementando equações diferenciais ordinárias (EDOs) em Scilab ou Matlab.
-Compreender e aplicar as etapas fundamentais de uma simulação CFD, incluindo pré-processamento, cálculo e pós-processamento.
-Utilizar software comercial e open-source, como ANSYS Fluent e SOLIDWORKS Flow Simulation, para realizar simulações numéricas de escoamentos fluidos.
-Analisar criticamente os resultados de simulações computacionais, comparando-os com soluções analíticas e dados experimentais.
-Desenvolver competências para avaliar erros numéricos e interpretar os efeitos da modelação na precisão dos resultados.
Conteúdos programáticos:
1.Fundamentos da Modelação Numérica em Mecânica dos Fluidos
-Formulação de problemas de Mecânica dos Fluidos em regimes estacionário e não estacionário.
-Resolução numérica de equações diferenciais ordinárias (EDOs) utilizando métodos numéricos em Scilab ou Matlab.
-Introdução a métodos de discretização, incluindo diferenças finitas e volumes finitos.
2.Simulação Computacional de Fluidos (CFD): Conceitos e Implementação
-Etapas do processo de simulação CFD: pré-processamento, cálculo e pós-processamento.
-Geração de malhas computacionais e seleção de solvers adequados.
-Aplicação de software comercial, incluindo ANSYS Fluent e SOLIDWORKS Flow Simulation, para resolução de problemas de Mecânica dos Fluidos.
3.Análise Crítica de Resultados e Validação de Simulações
-Comparação de resultados numéricos com soluções analíticas e dados experimentais.
-Análise de erros numéricos e empíricos.
-Técnicas de pós-processamento, incluindo análise de sinais não estacionários por meio de FFT.
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
A avaliação desta unidade curricular baseia-se em duas componentes principais: 1 quizz/test de frequência e 6 trabalhos práticos computacionais (TPCs) ou experiências digitais em mecânica dos fluidos.
Nota final: 0,25 × Quiz + 0,75 × (Média dos 6 TPCs/Experiências Digitais)
Para acesso ao exame: Quiz = 7/20 e TPCs = 7/20.
Para aprovação: Nota final = 9/20, com Quiz = 9/20 e TPCs = 9/20.
É obrigatório entregar pelo menos 60% dos TPCs e ter 80% de presenças.
apenas o QUIZ são susceptíveis de serem melhorados durante o exame e a nota final no exame será:
Nota final= 0,25 × EXAME + 0,75 × TPCs/Experiências Digitais.
Os TPCs são individuais, avaliados através de relatórios, ficheiros de simulação e se necessário, será solicitado um exame complementar sobre os relatórios.
Bibliografia principal:
1. P. Durbin, G. Medic (2014): Fluid Dynamics with a Computational Perspective, Cambridge University Press.
2. E. Prasad, S. Deshmukh (2010): Scilab Code for Introduction to Fluid Mechanics by Fox and McDonald, www.scilab.in.
3. J. Tu, G.-H. Yeoh, C. Liu, (2018): Computational Fluid Dynamics, A Practical Approach, Butterworth-Heinemann
4. Eike Rietsch (2010): An Introduction to Scilab from a Matlab User’s Point of View, INRIA, France
5. J. Matsson (2021): An Introduction to SOLIDWORKS Flow Simulation 2021, SDC Publications.
6. J. Matsson (2020): An Introduction to ANSYS Fluent 2020, SDC Publications.
Língua:
Português