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Análise numérica de escoamentos viscoelásticos com singularidades
Palhares Junior, Irineu Lopes
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação 2019-02-15
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Título:
Análise numérica de escoamentos viscoelásticos com singularidades
Autor:
Palhares Junior, Irineu Lopes
Orientador:
Cuminato, José Alberto; Oishi, Cássio Machiaveli
Assuntos:
Escoamento Viscoleástico
;
Estudo Assintótico
;
Estudo Numérico
;
Formulação Natural Do Tensor
;
Problema Stick-Slip
;
Asymptotic Study
;
Stick-Slip Problem
;
Numerical Study
;
Natural Stress Formulation
;
Viscoelastic Flow
Notas:
Tese (Doutorado)
Descrição:
Neste trabalho apresentamos um estudo assintótico e numérico de escoamentos viscoelásticos com singularidades de tensão. Estas singularidades surgem como consequência de uma mudança abrupta nas condições de contorno, como no caso do stick-slip, ou devido a presença de quinas na geometria do problema, como no escoamento da contração. Para o problema stick-slip definimos o comportamento assintótico do fluido Oldroyd-B sobre um campo de velocidade Newtoniano. Esta análise foi feita com o método assintótico das expansões, que pode ser estendida para outros tipos de fluidos. O estudo assintótico do stick-slip com o modelo Oldroyd-B revelou que as equações deste modelo não estão bem definidas para este problema, pois este fluido estende o valor singular ao longo de toda a superfície livre, gerando resultados sem sentido físico. Além disso, os resultados assintóticos dos problemas stick-slip e da contração 4:1 foram verificados numericamente através da integração das equações constitutivas ao longo de linhas de corrente. Vale destacar que, além da tradicional formulação Cartesiana do tensor (CSF), também utilizamos a formulação natural do tensor (NSF), que tem a vantagem de capturar de modo mais acurado os resultados próximos às singularidades. Além do mais, desenvolvemos um método numérico para resolver as equações de Navier-Stokes combinadas com as equações constitutivas das formulações CSF e NSF para os modelos PTT e Giesekus nos dois problemas estudados. Vale ressaltar que, não há na literatura resultados numéricos, para o caso transiente, com a formulação NSF para os modelos PTT e Giesekus. Por fim, verificamos numericamente o comportamento assintótico das tensões próximo as singularidades, bem como a configuração das camadas limites para os problemas mencionados.
DOI:
10.11606/T.55.2019.tde-29042019-164019
Editor:
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação
Data de criação/publicação:
2019-02-15
Formato:
Adobe PDF
Idioma:
Português
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