Tópicos Avançados em Mecânica dos Fluidos Computacional

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Mohammadmahdi Abdollahzadehsangroudi
Código:
18158
Ano:
1
Semestre:
S1
Créditos ECTS:
6
Carga Horária:
TP(60H)
Área Científica:
MECÂNICA COMPUTACIONAL
Objectivos de Aprendizagem:
Esta UC aprofunda conceitos e técnicas avançadas de simulação de escoamento de fluidos, centrando-se na modelação da turbulência, na dinâmica de fluidos não newtonianos e em métodos computacionais de ponta para escoamentos complexos. O objetivo é dotar os estudantes da base teórica e das competências práticas necessárias para simular, analisar e interpretar fenómenos complexos de fluidos em aplicações de engenharia.
- Aprofundar a compreensão da teoria dos escoamentos turbulentos
- Introduzir técnicas avançadas de modelação da turbulência, incluindo RANS e LES
- Explorar métodos numéricos para escoamentos compressíveis e com efeito de choque
- Examinar o comportamento e a simulação de fluidos não-newtonianos, incorporando conceitos reológicos e modelos constitutivos
Conteúdos programáticos:
1: Modelação e Simulação Avançadas de Turbulência
Teoria da Camada Limite e Turbulência, Revisão de escoamentos laminares vs. turbulentos, caraterísticas das camadas limite turbulentas, Eqs de governo da turbulência, Eqs de Navier-Stokes com média de Reynolds (RANS), descrição estatística, teoria de Kolmogorov e intervalos de turbulência, modelos de turbulência, aplicações práticas de RANS e LES, modelação de escoamentos turbulentos
2: Simulação de Escoamentos Compressíveis e com Captura de Choque
Fundamentos, interpretação física das ondas de choque, N.º de Mach e regimes de escoamento, técnicas de captura de choques, método de Godunov e esquemas de alta resolução, aplicações
em escoamentos supersónicos e hipersónicos
3: Dinâmica dos Fluidos Não-Newtonianos
Definição e classificação dos fluidos não-Newtonianos, Propriedades reológicas, fluidos de lei de potência e de Bingham, Modelos constitutivos para fluidos viscoelásticos e viscoplásticos, EqS de governo, Simulação
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
A avaliação é constituída por diferentes elementos diferenciadores devidamente ligados ao programa da unidade curricular:
-Teste Frequência, TF (11 Vs) sobre a matéria teórico-prática das aulas.
-Trabalhos Práticos de Laboratório, TP (5Vs) com origem no desenvolvimento de diversos códigos computacionais em sala de aula referentes ao programa da unidade curricular.
-Trabalho de mini-projeto, MP (4Vs) que consiste no desenvolvimento de um código mais substancial para resolução de um problema que esteja compreendido no programa da UC, a ser desenvolvido pelo estudante de forma individual e fora da sala de aula.
Bibliografia principal:
S.V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Heat Flow, Hemisphere Publishing Corp., 1980.
J.H. Ferziger e M. Perré, Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer, New York, 1997.
H. Versteeg e W. Malalasekra. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. Prentice Hall, 2nd Ed., 2007.
Steven A. Pope (main text): Turbulence, Cambridge (2004).
P. A. Davidson (secondary text): Turbulent Flows, Oxford (2000)
Tennekes & Lumley (Supplementary text): A first course in turbulence (1972)
Turbulent Flows by S.B. Pope
Rheology for Chemists by R.H. Colby
Non-Newtonian Flow and Applied Rheology by R.P. Chhabra and J.F. Richardson
Língua:
Português