Simulação Computacional - Ansys

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ PUCPR Escola Politécnica Disciplina Simulação Computacional Professora Viviana Cocco Mariani Período 9º TDE 1 Simulação Computacional Dinâmica dos Fluidos Computacional Entrega até 26 04 202 4 às 23h59 via AVA ENTREGA EM DUPLA Introdução O o bjetivo desse TDE é que o aluno se sinta seguro ao especificar o domínio computacional a malha geométrica escolher o fluído as condições de contorno e simular o escoamento interno ou externo em ambientes amplamente utilizado s no meio acadêmico eou industrial para resolver escoamentos laminar ou turbulento com ou sem transferência de calor em regime permanente ou transitório A ferramenta M VF Método dos Volumes Finitos é utilizada para auxiliar nesse projeto O que se espera do aluno nesse TDE Seja criativo para projetar a configuração d o domínio computacional Especifique o fluido Especifique a s e quações que modelam o problema Destaque a s condições de contorno Verifique se o escoamento é laminar ou turbulento escolha o modelo de turbulência escoamento isotérmico ou não isotérmico em regime permanente ou transiente Desenvolv a o modelo computacional malha condições de contorno condições iniciais no ambiente do software CFX ou Fluente Ansys CFD ou no Open Foan ou Python Pedese Escrever um r elatório descrevendo a ideia e a concepção d e 2 projetos assim como a ideia do desenvolvimento Não deve colocar apenas o desenho sem explicações Desenho técnico com as dimensões Malha d os volumes finitos mostrando as condições de contorno Tipo de fluido utilizado ex água ar etc Condições usadas para simulações erro número de iterações Perfi s de algum parâmetro como velocidade ou pressão em alguma linha ou plano Linhas de função corrente em todo o domínio ou plano paralelo a algum eixo específico do domínio Justifique o motivo da escolha d as soluções apresentadas fluido malha Envie os códigos desde geometria malha até resolução no Ansys cfx ou def para que o estudo possa ser verificado na totalidade Escolha 2 projetos a dupla que deve escolhe r qua is estudar e resolver O escoamento em tubos cilíndricos é usado para analisar o comportamento dos fluidos em sistemas de tubulação como redes de abastecimento de água sistemas de esgoto dutos industriais e sistemas de refrigeração O estudo do escoamento em tubos cilíndricos é fundamental para entender a pressão a velocidade e as perdas de carga nos sistemas de transporte de fluidos Em sistemas de aquecimento e refrigeração o escoamento em tubos cilíndricos é usado para transferir calor de um fluido para outro Por exemplo em trocadores de calor os tubos cilíndricos são usados para permitir a transferência eficiente de calor entre um fluido quente e um fluido frio Em processos de fabricação como extrusão e laminação o escoamento em tubos cilíndricos é usado para moldar materiais metálicos e poliméricos É utilizado para modelar a interação entre a água e os solos em obras de drenagem projetos de túneis fundações de pontes e outros projetos geotécnicos Projeto 1 Escoamento interno em t ubo duto c ilíndrico Calcule a vazão mássica Kgs no tubo de seção circular sabendose que o perfil de velocidades é dado por v v 01 rR 2 com v 0 1 ms R 5 cm sendo a densidade do líquido 1000 Kgm 3 Projeto 2 Escoamento i nterno em t ubulação c ilíndrica Um gás escoa em regime permanente na tubulação que segue Qual a velocidade na seção 2 Projeto 3 Escoamento i nterno com m istura em t ubulação Um tubo admite água r 1000 Kgm 3 num reservatório com uma vazão de 20 ls No mesmo reservatório é trazido óleo r 800 Kg m 3 por outro tubo com vazão de 10 ls A mistura homogênea formada é descarregada por um tubo cuja seção tem uma área de 30 c m 2 Determinar a massa específica da mistura no tubo de descarga e a velocidade da mesma Projeto 4 Escoamento i nterno em duto retangular Calcule a vazão volumétrica e a velocidade média para o duto mostrado na figura que segue dad a a velocidade na entrada conforme e quação que segue O estudo do escoamento em cavidades com topo deslizante pode ser aplicado na análise do comportamento do solo em projetos de fundações e escavações A compreensão do escoamento do solo dentro de cavidades é fundamental para garantir a estabilidade de estruturas É importante na modelagem de processos de transporte de fluidos em rochas porosas como a migração de petróleo e água subterrânea A compreensão do fluxo de fluidos nessas cavidades auxilia na exploração de recursos naturais e no gerenciamento de aquíferos É relevante na concepção e otimização de reatores químicos A compreensão do fluxo dos reagentes em cavidades pode influenciar a eficiência e a qualidade dos produtos químicos obtidos É utilizado na caracterização e análise do comportamento de fluidos confinados em materiais porosos como membranas e filtros Projeto 5 Escoamento interno em uma cavidade com topo superior deslizante Artigo 1 Escolha um caso apresentado no artigo 1 para resolver use uma das cavidades e compare os resultados obtidos O escoamento de uma turbina eólica de eixo vertical pode ser aplicado em várias situações e locais onde a geração de energia a partir do vento é desejada Algumas das aplicações incluem parques eólicos terrestres áreas urbanas telhados de edifícios e em áreas remotas ou isoladas onde a rede elétrica não está disponível ou é instável as turbinas eólicas de eixo vertical podem ser usadas para fornecer energia offgrid Isso inclui ilhas comunidades rurais acampamentos estações de telecomunicações entre outros Projeto 6 Escoamento Externo Turbina Eólica de Eixo Vertical Artigo 2 O lhar artigo para ver detalhes ADAPTE REDUZA se necessário Neste trabalho alguns perfis de pás de rotores de turbinas eólicas Savonius de eixo vertical baseados na resistência do arrasto foram investigados para avaliar seu desempenho em uma plataforma comum Inicialmente foram realizadas simulações não estacionárias em domínio computacional 2D para perfis semicirculares Benesh Bach modificado e elíptico mantendo o diâmetro total do rotor constante em cada caso A simulação foi realizada utilizando o modelo de turbulência Shear Stress Transport SST kω com método dos volumes finitos MVF no ANSYS Fluent Os coeficientes de torque e potência em cada caso foram estimados como função da razão de velocidade Os contornos de pressão total magnitude de velocidade e intensidade de turbulência foram obtidos e analisados A partir da simulação numérica os coeficientes de potência máxima para os perfis semicircular Benesh Bach modificado e elíptico foram encontrados como 0272 0294 0304 e 034 respectivamente Escolha 1 entre os 4 modelos de pás apresentados a seguir e no artigo Resolva o domínio 3D contudo use simetria em ambos os lados para ficar 2D caso contrário terás problema na convergência do problema Use sua criatividade para fazer ajustes se necessário Compare alguma solução apresentada no relatório com os resultados apresentados no artigo