Simulação de fluxos bidimensionais, laminares e incompressíveis entre superfícies móveis

Abstract

Neste trabalho apresenta-se a simulação de fluxos bidimensionais, laminares e incompressíveis entre cilindros rotatórios e placas paralelas (escoamento de Couette), de fluidos Newtonianos e não-Newtonianos, podendo envolver trocas de calor. Determina-se a distribuição de temperatura, velocidade e pressão resolvendo, pelo método de diferenças finitas, baseado no processo de integração temporal de Runge-Kutta e Relaxações Sucessivas, as equações governantes de escoamentos. O sistema de equações considerado envolve as de Navier-Stokes, Maxwell, Poisson e energia, adimensionalizadas, permitindo versatilidade na obtenção e comparação entre os resultados. Usa-se o sistema de coordenadas generalizadas por este possibilitar o emprego de domínios quaisquer. Os resultados obtidos, a baixo custo, utilizando wna estação de trabalho Silicon Graphics Origin200 (LICC) e o supercomputador CRA Y T94 (CESUP/RS), com base num algoritmo computacional eficiente (dinâmico) desenvolvido na linguagem FORTRAN 90, são visualizados graficamente pelos aplicativos Visual3.1 e Graf2d através de linhas de corrente, isotermas e perfis variados, aproximando-se adequadamente dos resultados analíticos, numéricos e experimentais existentes na literatura.

This work presents the numerical simulation of two dimensional incompressible laminar flows between rotating cylinders and parallel plates (Couette flow) for Newtonian and non-Newtonian fluids, with energy dissipation in the form o f heat. Temperature, velocity and pressure distributions are determined nurnerically, by the finite differences explicit Runge-Kutta multistage scheme and Sucessive Relaxation. The system of equations involves the Navier-Stokes, Maxwell model, Poisson and an energy equation, in adimensional form, allowing versatility in order to obtain and compare the results. The boundary fitted coordinates system is employed, because fluids through general forms can be analysed. Obtained results, at low costs, used the Silicon Graphics Origin200 and CRA Y T94 (CESUP-UFRGS), based on an efficient algorithm writen in FORTRAN 90, and they are displayed through streamlines, isotherms and other perfis, and showed to compare well with analytical, numerical or experimental data found in the literature.