Sample records for incompressible flow
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Cálculo da força propulsiva gerada pela mão e antebraço do nadador através da dinâmica computacional de fluidos/ Measurement of swimmer's hand/forearm propulsive forces generation using Computational Fluid Dynamics

Silva, A.J.; Rouboa, A.F.; Leal, L.; Rocha, J.; Alves, F.B.; Moreira, A.M.; Reis, V.M.; Vilas Boas, J.P.
2005-09-01

Resumo em português A investigação da força propulsiva produzida pela mão e antebraço dos nadadores tem-se baseado em testes experimentais. No entanto, existem algumas dúvidas sobre a precisão e fiabilidade destes cálculos. Este estudo teve dois objectivos: i) dar continuidade ao uso da Dinâmica Computacional de Fluidos (DCF) como uma nova metodologia de investigação na Natação; ii) aplicar a DCF no cálculo dos coeficientes de resistência (Cr) e sustentação (Cs) resultantes (mais) da simulação numérica do fluxo externo da mão e antebraço. Para este efeito, utilizaram-se três modelos bidimensionais de um escoamento em regime permanente. Um modelo frontal (q=90º, F=0º) e dois modelos laterais, um tendo o dedo polegar como bordo de ataque (q=180º, F=0º), e o outro tendo o dedo mindinho como bordo de ataque (q=0º, F=0º). O sistema de resolução de equações utilizado foi o das equações de Navier-Stokes, para fluidos não compressíveis. Os principais resultados, demonstraram que o Cr foi o coeficiente que contribuiu mais para a propulsão, sendo constante para toda a amplitude de velocidades com um valor máximo de 1,16. Com base nestes resultados, podemos concluir que: i) a DCF pode ser considerada uma nova metodologia susceptível de desenvolvimento para o cálculo de forças hidrodinâmicas em Natação (de facto neste estudo não se procedeu à respectiva validação, pelo que não se pode concluir pela sua validade); ii) nos três modelos estudados o Cs parece ter uma importância secundária na geração de força propulsiva. Resumo em inglês Propulsive force generated by swimmers hand/forearm has been studied through experimental tests. However, there are serious doubts as to whether forces quantified with these procedures are accurate enough to be meaningful. The main purpose of the present work was twofold: i) continuing the use of computational fluid dynamics (CFD) as a new tool in swimming research; ii) apply the CFD method in the calculation of drag and lift coefficients resulting from the numerical reso (mais) lution equations of the flow around the swimmers hand/forearm. For these purposes three, two-dimensional, models of a right male hand/forearm were studied. A frontal model (q =90º, F=0º) and two lateral models, one with the thumb as leading edge (q=180º, F=0º), and the other with the litle finger as the leading edge (q=0º,F=0º). The governing system of equations considered was the incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations. The main results reported that the drag coefficient was the coefficient that accounts more for propulsion, and was almost constant for the whole range of velocities, with a maximum value of 1,16 (Cd=1,16). Through the results, we can conclude that: i) CFD can be considered an interesting new approach for hydrodynamic forces calculation in swimming research; ii) in the three models studied the lift coefficient may be of secondary importance in force generation.

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ANÁLISE DA EXECUÇÃO DE UM ALGORITMO NUMÉRICO CBS PARA SIMULAÇÃO DE ESCOAMENTO UTILIZANDO ELEMENTOS FINITOS/ ANALYSIS OF CBS NUMERICAL ALGORITHM EXECUTION TO FLOW SIMULATION USING THE FINITE ELEMENT METHOD

de Carvalho Oliveira, Marcos Paulo; Scalon, Vicente Luiz; Padilha, Alcides
2009-08-01

Resumo em português Neste trabalho é realizada uma análise da aplicação e do tempo de execução de um algoritmo numérico desenvolvido para a simulação de escoamento isotérmico de fluido incompressível. No código, emprega-se o algoritmo denominado esquema baseado nas características (CBS - characteristic based split), em que é usado o acoplamento da compressibilidade artificial (AC) para as equações da pressão e velocidades. A discretização foi realizada com o método dos el (mais) ementos finitos, empregando-se uma malha de elementos bilineares. O programa GNU-Octave foi utilizado para implementar e executar as rotinas. Por meio do problema clássico da cavidade recirculante, foram avaliados resultados para diversos valores do número de Reynolds. Esses resultados mostraram boa concordância quando comparados aos disponíveis na literatura. A análise do tempo de execução das rotinas mostrou ainda que a montagem das matrizes é a etapa que exige maior consumo de tempo da implementação Resumo em inglês This work intends to analyze the application and execution time of a numerical algorithm that simulates incompressible and isothermal flows. It was used the explicit scheme of the "Characteristic Based Split" (CBS) algorithm and the "Artificial Compressibility" (AC) scheme for coupling pressure-velocity equations. The discretization was done with the finite element method using a bilinear elements grid. The free software GNU-Octave was used for implementation and executio (mais) n of routines. The results were analyzed using the classic lid-driven cavity problem. This work shows results for tests with several Reynolds' number. The results for these tests show a good agreement when compared with previous ones obtained from bibliography. The code runtime's analysis shows yet that the matrix's assembly is the part of greater consumption time in the implementation

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