Mecânica dos Fluidos Computacional

Objectivos

Pretende-se que o aluno adquira: os fundamentos dos métodos numéricos para a solução das equações de Navier-Stokes/Reynolds; a percepção de como funcionam os códigos comerciais de mecânica dos fluidos computacional, perceber as suas potencialidades e limitações; a prática computacional que lhe permita resolver problemas concretos de Mecânica dos Fluidos em qualquer área de engenharia, e em particular na Engenharia Mecânica; e a capacidade de avaliar as soluções encontradas.

Caracterização geral

Código

9936

Créditos

6.0

Professor responsável

José Fernando de Almeida Dias, José Manuel Paixão Conde

Horas

Semanais - 4

Totais - 62

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

É pressuposto o domínio das matérias versadas nas disciplinas: Cálculo Numérico, Introdução aos Computadores e Programação, Dinâmica dos Fluidos I e II e Transmissão de Calor.

Bibliografia

  • J. M. Paixão Conde. Mecânica de Fluidos Computacional: Texto de apoio à disciplina. FCT-UNL.
  • H. Versteeg e W. Malalasekra. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. Prentice Hall, 2nd Ed.,2007
  • J.H. Ferziger e M. Peric. Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer Verlag, 2nd Ed., 2002.
  • J. D. Anderson. Computational Fluid Dynamics. McGraw-Hill, Inc., 1995.

Método de ensino

Aulas teóricas e aulas práticas.

Método de avaliação

  1. A avaliação de conhecimentos é exclusivamente do tipo Projeto.
  2. Para obter aprovação os alunos devem frequentar pelo menos 2/3 das aulas (teóricas e práticas). E entregar, apresentar e discutir: o anteprojecto, relatório de progresso e o projecto final, respeitando as datas previstas para tal.
  3. A classificação final corresponde a 10% para o anteprojeto, 10% para o relatório de proegresso e 80% para o projeto final. A classificação destas componentes é obtida pela apreciação do relatório, da apresentação, da discussão oral e de questões individuais.
  4. Datas relevantes:
  • Entrega do anteprojeto: por email em pdf até às 24h do dia 29 de Setembro (Domingo) e em papel na aula de 2 de outubro.
  • Apresentação e discussão do anteprojeto: aula de 2 de outubro; enviar por email a apresentação em pdf até às 24h do dia 1 de Outubro, entregar em papel o pdf da apresentação aquando da apresentação.
  • Entrega do relatório de progresso: por email em pdf até às 24h do dia 3 de Novembro (Domingo) e em papel na aula de 6 de Novembro.
  • Apresentação e discussão do anteprojeto: aula de 6 de Novembro; enviar por email a apresentação em pdf até às 24h do dia 5 de Novembro, entregar em papel o pdf da apresentação aquando da apresentação.
  • Entrega do projeto final: por email em pdf até às 24h do dia 1 de Dezembro e em papel na aula de 4 de Dezembro.
  • Apresentação e discussão do projeto: aulas de 11 de Dezembro; enviar por email a apresentação em pdf até às 24h do dia 10 de Dezembro, entregar em papel o pdf da apresentação aquando da apresentação.
  • Questões individuais na tarde do dia 11 de Dezembro no gabinete do docente.

Penalização por atrasos no envio dos relatório e apresentação: 1 valor por atraso até 30 min; 2 valores por atraso de entre 30 min e uma hora; atrasos para além de uma hora não são tolerados.

Conteúdo

  1. Introdução
  2. Equações fundamentais que governam os escoamentos dos fluidos. Natureza matemática. Condições de fronteira e iniciais.
  3. Turbulência. Equações de Reynolds e modelos de turbulência.
  4. Métodos das diferenças finitas e dos volumes finitos. Técnicas de discretização e de interpolação. Implementação das condições de fronteira.
  5. Aplicação a problemas de difusão pura, convecção pura e convecção-difusão.
  6. Aplicação ao sistema de equações de Navier-Stokes/Reynolds. Algoritmos de resolução.
  7. Malhas de discretização do domínio.
  8. Incerteza associada às simulações CFD.
  9. Pós-processamento dos resultados. Tratamento gráfico dos resultados.
  10. Códigos CFD comerciais e opensource.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: