Notas em CFD

O Tecnoclasta está realizando uma promoção sobre posts científicos. Segue abaixo o texto na integra: Como estamos no fim do ano, e vários sites lançam promoções de todos os tipos, resolvi criar uma promoção também. Vou selecionar os três melhores artigos científicos do ano. Os vencedores irão ganhar um destaque de 1 mês inteiro neste site. E o primeiro lugar receberá um brinde especialmente preparado por mim mesmo: uma réplica de uma nave espacial Mercury em escala 1:23. Eis uma foto do troféu: Mercury foi o primeiro projeto da Nasa à enviar um homem para o espaço. É histórico que os Soviéticos chegaram primeiro, mas de qualquer forma, o modelo da nave russa Vostok é muito mais complexa. Não me atrevi construí-la. Para participar da promoção basta ter escrito em seu site, blog ou o que for, um artigo interessante sobre ciências e deixar um trackback nos comentários deste post. Os melhores posts serão selecionados por mim mesmo. As inscrições vão valer durante todo o mês de jane

Já vai tempo desde que falei sobre o Colour Fluid Dynamics e prometi descrever o que seria necessário para ter um resultado bem apresentado. Pois bem, antes tarde do que nunca. Eu vou fazer uma divisão aqui: Modelagem, Simulação e Resultados. Apesar da divisão ser pessoal, os conceitos são bem abrangentes. Cada uma dessas três etapas compreende uma parte importante da obtenção dos resultados e principalmente na apresentação dos resultados. Começamos pela modelagem. Para se fazer entender, a primeira coisa a ser feito é, de fato, apresentar o problema . Definir o que estamos fazendo. De preferência definir as condições físicas do problema. Como temperatura, vazão, pressão, ou seja, tudo que define o problema como um problema. Juntamente com a etapa anterior, temos a apresentação do ambiente de simulação . Ele pode ser uma outra geometria qualquer (como um duto), uma área aberta ou até a mão de alguém . A definição da geometria faz parte do seu problema. Já o terceiro item, eu classific

Hoje em dia, existe uma enorme pressão da indústria desportiva e do entretenimento sobre o desempenho ótimo dos atletas (e deles próprios também), seja em conquista de campeonatos ou medalhas de ouro. Isso promove um desenvolvimento tecnológico constante de novos e melhores produtos de esporte e lazer, o aperfeiçoamento contínuo do projeto de estádios esportivos e seu ambiente e propicia a competitividade entre os patrocinadores e empresas de produtos esportivos. Como era de se esperar, uma área de importância crítica em todos os esportes (hum, ok... Xadrez, não.) é o escoamento do ar ou água ao redor dos equipamentos esportivos, dos atletas e espectadores, sem esquecer dos processos fluidodinâmicos que envolvem a manufatura dos equipamentos esportivos. E é aí que CFD pode ser aplicada aos esportes. As técnicas CAE ( Computer Aided Engineeering ) podem melhorar o projeto de várias peças de acessórios esportivos e a fluidodinâmica computacional provou ser indispensável na predição de es

Quais são as três perguntas menos importantes cientificamente e mais feitas no mundo CFD? Quanto tempo levou a simulação ? Quantas e qual o tipo das máquinas que foram utilizadas ? Quantos elementos possuí a sua simulação ? Eu não posso dizer que essas perguntas são inúteis, mais elas não são tão importantes quanto parece. A primeira e a segunda são meras curiosidades. Nós as fazemos sempre, não pela importância científica, mas porque queremos saber se temos condições de fazermos a mesma pesquisa. É mais uma avaliação de nossas capacidades para reproduzir o problema do que realmente um levantamento crítico do caso analisado. Nota: todo mundo pergunta isso, se você não disser alguém pergunta . Todo mundo também pergunta quantos elementos tem sua simulação. Para não complicar, vamos imaginar que estamos com uma malha estruturada , nesse caso o número de elementos é pouca coisa maior do que o número de nós e faz com que a informação seja independente do método matemático. Bom, mas essa i

Antes de mais nada, gostaria de pedir desculpas a você, leitor do blog. Muito tempo se passou e nenhuma notícia foi postada. Nem um suspiro (sic)... Pode ter certeza que idéias não faltaram, mas o tempo para escrevê-las está muito curto. Agora temos mais um contribuidor de idéias para postar no blog. O Carlos Eduardo atua diretamente na área de projetos com CFD e sem dúvida alguma irá trazer vários assuntos interessantes para discutirmos. Seja bem vindo! Para quem não conhece, deixo a dica para visitarem o CFD Brasil . Sob a coordenação do doutorando do Programa de Engenharia Química (PEQ) da COPPE/UFRJ, Ricardo Carvalho Rodrigues, alunos da UFRJ desenvolveram o primeiro Portal de Fluidodinâmica Computacional do Brasil . O Portal reúne grande acervo relacionado ao tema, e para facilitar a navegação foi dividido em seções com links para Notícias, Apostilas, Teses, Softwares, Eventos, Congressos, Artigos Técnicos, entre outros. Atualizado quinzenalmente, o portal conta ainda com fórum

Pesam a favor das malhas estruturadas a enorme facilidade de geração associada e o alto grau intuitivo dos algoritmos numéricos empregados na solução de problemas CFD que usam este tipo de malha . A adaptação das malhas não-estruturadas em geometrias mais complexas é melhor devido à variedade de suas células. Vários exemplos de comparação entre estes dois tipos de malha podem ser encontrados em Maliska [1], Ferziger e Peric [2] e Lohner [3]. Entretanto, esta vantagem tem sido cada vez mais reduzida com o desenvolvimento de técnicas que tornam malhas estruturadas adaptadas a geometrias complexas. Técnicas como as Body-Fitted Meshes , multiblocos de malha estruturadas e a Cut-Cell tentam compensar esta deficiência das malhas estruturadas frente às não-estruturadas. As duas primeiras técnicas freqüentemente exigem bastante esforço do usuário de CFD, mas há técnicas de geração automática e até códigos comerciais disponíveis. Há códigos comerciais bastante eficientes também para geração

CFD também conhecido, de forma pejorativa, como "Colour Fluid Dynamic", ( Fluidodinâmica Colorida , em tradução livre). A essência da origem dessa palavra está na beleza que os resultados podem adquirir na apresentação. As cores, as formas tridimensionais, aquele monte de informação em uma única figura conseguem produzir excelentes wallpapers e impressiona . A não muito tempo (e ainda se vê isso hoje) quando se fala em ver apresentações de CFD, fala-se em ver figuras bonitas, fala-se em em belos contrastes e, em alguns casos, vídeos interessantes. No começo, todo esse efeito colorido produzia belíssimos argumentos para o administradores/engenheiros mal informados ou inexperientes. E é aí que entra a história do "Colour Fluid Dynamic". Imagine que se você chega uma determinada empresa, faz uma belíssima e coloridíssima apresentação, impressiona todos que pagam as contas e na hora de fazer acontecer ... você usa as mesmas técnicas de 1930 para fazer cálculos de equi

A configuração do hardware de um computador muitas vezes nos deixa em um mar de dúvidas. Muitas peças, placas, especificações e uma grande questão: Será que essa configuração vai atender às minhas necessidades? E para quem quer um computador específico para simulação numérica? Para clarear um pouco as coisas, é interessante ver como funciona a troca de dados entre os componentes de um computador. Entender a hierarquia das memórias é um fator importantíssimo para quem deseja um computador veloz. Neste caso, a leitura e/ou escrita (I/O) de dados nos dispositivos de armazenamento de um computador obedecem uma hierarquia de velocidade, que usualmente segue: Disco Rígido (HD) < Memória RAM < Memória Cache e Processador A ordem dessa hierarquia também vale para o custo das memórias. Por outro lado, a capacidade de armazenamento de dados segue justamente o caminho contrário desta hierarquia. Assim, quando um programa é iniciado, seus dados são transferidos do HD para a memória RAM

No post anterior comentei sobre os métodos de discretização, onde as equações de transporte (válidas em um espaço contínuo) são discretizadas e passam a ser válidas em um espaço discreto finito (chamado usualmente de volume de controle ). Neste processo, cada volume de controle é dependente dos volumes de controle vizinhos dispostos em um espaço discreto (chamado de malha computacional ). Dessa forma, a discretização espacial, quer o problema seja uni, bi ou tridimensional, leva a um sistema de equações algébricas que é linearizado na forma A x = b , onde A é uma matriz de coeficientes da malha computacional , x é o vetor de variáveis incógnitas e b é um vetor que contém as informações associadas aos termos fontes e às condições de contorno . A estrutura da matriz de coeficientes A pode variar dependendo da dimensão do problema, da forma de discretização da malha e da ordenação dos volumes (ou elementos ou pontos, dependendo do método de discretização) da malha. A estrutura d

Na minha opinião, a solução numérica (o chamado solver ) é a parte principal de um pacote CFD pois este implementa as técnicas numéricas de solução e seus parâmetros para resolver os problemas físicos de modo apropriado. Em resumo, os métodos numéricos que formam a base do solver passam pelos seguintes passos: Aproximação das variáveis incógnitas do escoamento (o que eu quero calcular) através de funções simples. Discretização (e também a geração da malha), pela substituição das aproximações descritas acima nas equações de transporte que governam o escoamento, com manipulações matemáticas subseqüentes. Linearização do sistema de equações algébricas resultante. Definição da estratégia de solução do sistema de equações algébricas lineares. Solução do(s) sistema(s) de equações algébricas lineares. Existem várias técnicas numéricas de solução e suas diferenças estão associadas à forma com que as variáveis incógnitas são aproximadas e ao procedimento de discretização. Todas estas metodolo

Em uma conferência sobre CFD, o pesquisador N. L. Johnson do Laboratório Nacional de Los Alamos (nacional pro norte-americanos, né?) colocou ao final de sua apresentação um tópico que eu gostei muito. "As grandes mentiras sobre códigos/programas de CFD". Provavelmente ele ouviu essas afirmações de algum representante de vendas que esperava convencê-lo das "vantagens" em adquirir seu programa CFD. Sem dúvida alguma são muitas as vantagens em se utilizar CFD como ferramenta, mas não as colocadas abaixo!!! O programa de CFD tem modelos para resolver todos os seus problemas. Bem, isso provavelmente é verdade se os seus problemas forem de física simples, com modelos validados experimentalmente e bem representados na literatura. Contudo, muitas situações físicas ainda não possuem modelos confiáveis. A pesquisa de novos modelos com aplicações mais gerais e fisicamente corretas é intensa e, sem dúvida, os programas CFD irão evoluir junto com a pesquisa. Mas não ao pont

Você já ouviu falar sobre CFD? É muito provável que sim, mas acredito que a maioria das pessoas ainda não tenham conhecimento desse termo e seu real significado. Então, achei melhor escrever um pouco sobre o significado de CFD e no que isso pode nos ajudar, afinal de contas. Fluidodinâmica computacional ( C omputational F luid D ynamics - CFD) é o termo dado ao grupo de técnicas matemáticas, numéricas e computacionais usadas para obter, visualizar e interpretar soluções computacionais para as equações de conservação de grandezas físicas de interesse em um dado escoamento. A origem destas equações de conservação é a teoria de Fenômenos de Transporte . Assim, pode-se resumir CFD como o conjunto das técnicas de simulação computacional usadas para predizer os fenômenos físicos ou físico-químicos que ocorrem em escoamentos. Antes de entrar em detalhes sobre a descrição das técnicas de CFD, é conveniente definir qual o seu significado e quais são as necessidades das áreas tecnológicas. CFD

Quando pensamos em CFD, uma das primeiras coisas que imaginamos é o que realmente podemos fazer com o CFD. A rigor, a Fluidodinâmica Computacional nada mais é do que a resolução das equações de Fenômenos de Transporte utilizando técnicas numéricas. De forma mais básica, é a solução numérica de diversas propostas da física. Oras, como quase tudo pode ser descrito pela física, concluí-se que CFD pode resolver quase qualquer problema, certo ? Errado. O CFD é um mundo, não há dúvidas, mas a nossa capacidade de resolver problemas é muito, mas muito limitada mesmo. Utilizando o rigor matemático que as equações que descrevem os problemas físicos exigem, o máximo que se conseguiu até hoje foi resolver um escoamento de uma única fase, em um tubo, em média velocidade de escoamento e no regime estacionário. Ok, mas como foi que chegamos aos escoamentos reativos multifásicos polidispersos radiantes que se observam em alguns textos científicos por aí? Como o CFD pode resolver esses casos, se e

Quando próximos de sua aposentadoria, pesquisadores famosos são convidados a ministrar palestras sobre diferentes assuntos com o puro intuito de prestigiá-los pelo anos despendidos em seu trabalho. Usualmente, os pesquisadores são convidados a ministrar sobre temas gerais associados a sua área de trabalho, onde eles podem falar sobre sua grande experiência. Este foi o caso de um pesquisador, assumidade mundial pelo seu conhecimento sobre a vida e morte do carrapato africano. Ele conhecia cada detalhe sobre o carrapato africano, como seus hábitos alimentares, sua reprodução, os efeitos de sua picada, etc. Talvez até as preferências de filmes e músicas do atrópode... Contudo, o congresso tratava especificamente da disseminação da AIDS no mundo e os organizadores ficaram apreensivos ao convidar o pesquisador para a palestrar sobre um tema fora de sua área e tão específico. Porém, muito educado, o pesquisador aceitou o convite prontamente e os organizadores ficaram aliviados com sua res