Notas em CFD

Para resolver um problema CFD é necessário passar pelas seguintes etapas: a geração de geometria e malha, um pré-processamento (organiza as informações do problema), a solução numérica que resolve as equações e o pós-processamento para mostrar os resultados simulados em forma gráfica. A seqüência aborda as capacidades básicas do OpenFOAM como uma ferramenta CFD. Maiores detalhes podem ser encontrados no guia de usuário ( User's Guide ) e no guia do programador ( Programmer's Guide ) que acompanham o software (presentes no diretório OpenFOAM- versao /doc/Guides-a4 ). Estrutura de Arquivos da Simulação Cada caso a ser simulado no OpenFOAM segue uma estrutura de diretórios que contém os arquivos que configuram o mesmo. Estes arquivos possuem as informações necessárias para simular o caso, como a descrição da geometria, detalhes da malha e condições de contorno, parâmetros sobre os métodos numéricos, assim como as propriedades físicas do problema. A estrutura de diretórios pode ser...

Ok, ok... É a última de hoje! Calcule a função vorticidade do aparato demonstrado no vídeo em anexo. Brincadeira! Mas o chafariz (se é que se pode dizer isso) ficou muito legal, não? Veja mais aqui .

Resolvi postar aqui a série de artigos que eu escrevi sobre o OpenFOAM e estavam sendo colocadas no CFD-Brasil . Introdução Sem dúvida alguma, os pacotes CFD facilitam a análise de uma ampla faixa de condições de escoamento. A importância dos pacotes CFD têm crescido muito nos últimos anos devido à confiabilidade e à rapidez dos resultados assim obtidos e à economia frente a testes experimentais. Este fato se deve aos avanços em termos de modelagem dos fenômenos físicos, das técnicas numéricas para solucionar o problema e da capacidade computacional. Como consequência, além da facilidade de uso, a atualização das técnicas presentes nos códigos CFD e o desenvolvimento de novas metodologias numéricas e modelos físicos devem sempre ser pontos cruciais em CFD. Desta forma, é interessante que o usuário possa interagir intimamente com o pacote, possibilitando a extensão do código para aprimorar a ferramenta ou mesmo implementar novas formas de solucionar um problema específico. D...

Fiquei indignado com a notícia sobre a estudante de física, Patrícia Magalhães, que, a caminho de um congresso científico em Lisboa, fez conexão na Espanha mas ficou retida no aeroporto de Madri durante três dias. Isso impossibilitou sua participação no congresso além disso ser uma vergonha! Não tenho dúvidas de que as autoridades acharam que ela era mais uma imigrante ilegal tentando entrar no país. Analisando friamente, sabe-se que a Espanha é um local de recepção de prostitutas. Mas e os trabalhos da garota? Nunca soube de nenhuma prostituta carregando trabalhos de física avançada debaixo do braço. E se um dia você vir isso, provavelmente a quenga vai cobrar mais caro devido aos "atributos" a mais (a presença do cérebro!). E o consulado brasileiro nessa hora? Deveria ter tomado uma atitude mais enérgica! É uma estudante representando a comunidade acadêmica brasileira no exterior. O nome do nosso país é manchado com uma notícia dessas. Além disso, os contatos profissionais...

Este post continua o assunto sobre o método dos volumes finitos discutido anteriormente . A aproximação discreta de uma equação de conservação pelo método dos volumes finitos tem por objetivo dividir o domínio de cálculo em um certo número de subdomínios, nos quais a lei física de conservação seja feita válida, dentro de um certo grau de aproximação. Esta aproximação pode ser obtida de duas formas. A primeira forma é a utilização do balanço da propriedade conservada para cada um dos subdomínios. O segundo modo é a integração da equação de conservação, na forma conservativa, no volume do subdomínio. Evidentemente, ambos os métodos levam ao mesmo resultado, pois a equação de conservação se originou através de um balanço da propriedade em um volume finito, como mostrado na equação da continuidade , para a conservação de massa. Considere, por exemplo, a equação da continuidade em duas dimensões espaciais, usando a geometria cartesiana. A figura abaixo ( clique nela para aumentar ) mostra u...

Quando eu estava na escola existia quatro disciplinas de matemática no último ano, eram conhecidas como matemática I, II, III e IV, o mesmo acontecia com as outras disciplinas, desmembradas no quanto era possível. Tradicionalmente cabia a cada uma dessas disciplinas tratar de assuntos relevantes ao vestibular. Ocorre que em matemática I e II, e em Física I nós aprendíamos os conceitos de reta. Mas a primeira tratava de y=a*x+b, a segunda de y=m*x+p e a física, de x=x0+v*t. Até aí tudo bem. O que mais me impressionava era a quantidade de pessoas que realmente acreditava que uma coisa era diferente da outra. Como se fossem conceitos completamente diferentes e não concordantes. Essa primeira historinha é para introduzir uma dos conceitos mais complexos e atuais da fluidodinâmica computacional, o balanço populacional . O "complexo" fica por conta da dedução matemática, extremamente rigorosa e abrangente o qual eu irei omitir aqui. Já o entendimento do que é o balanço populacion...

O método de volumes finitos é por vezes confundido com o método das diferenças finitas pelo fato de que, em vários casos, as equações discretizadas obtidas por ambos os métodos são iguais. Entretanto, os dois métodos têm bases de formulação bastante diferentes. Enquanto o método de diferenças finitas tem uma dedução puramente matemática, a partir das aproximações de derivadas usando séries de Taylor , a formulação do método de volumes finitos tem base física. A maioria dos modelos matemáticos utilizados em problemas de Engenharia são baseados nos princípios de conservação , que representam uma dada lei física de preservação da integridade de uma dada grandeza, ao longo de um processo. Quando um princípio de conservação é expresso de forma matemática para uma região infinitesimal de um dado meio, obtém-se uma equação diferencial , que é a chamada equação de conservação da grandeza envolvida. Por exemplo, quando se expressa matematicamente a conservação de massa no escoamento de u...

Como todos que lêem e acompanham o blog, CFD é a sigla para C omputational F luid D ynamics , ou seja, Fluidodinâmica Computacional no bom e velho português nosso de cada dia. Contudo, esta sigla também tem vários outros significados e nenhum deles refere-se a mecânica dos fluidos ou computadores. Vamos ver alguns deles. C ontract F or D ifference é o significado mais usado depois da nossa conhecida Fluidodinâmica Computacional. Neste caso, CFD refere-se ao contrato firmado entre o vendedor e o cliente onde o primeiro deverá pagar ao comprador a diferença entre o valor firmado no momento do contrato e o valor atual. Se o valor a ser pago for negativo, quem paga a diferença é o cliente. De fato, é uma sigla muito utilizada na área de vendas em vários países europeus e outros. "Esta" CFD não é permitida nos Estados Unidos devido à restrições de leis financeiras. Imagine se a "nossa" CFD também não fosse permitida por lá... O C ombined F und D rive é um centro de ar...

Uma rapidinha: eu encontrei um interessante link sobre a origem da indústria do CFD. Não confundir com origem da técnica, aqui estamos falando das empresas/softwares . Tudo começa nesse link: Origins of the Commercial CFD Industry . Nele você encontrará links para a história de cada software, listado abaixo: PHOENICS Fluent FDI (pdf) CD CFX Flow Science Profile Há uma certa dança de cadeiras do quadro atual, exemplo o Fluent e o CFX hoje são do mesmo grupo. Mas origem é origem, não é quadro atual. A lista acima é razoavelmente completa. Eu senti falta apenas do link para origem do OpenFOAM .

O OpenFOAM funciona muito bem no Linux e pode ser compilado para ser usado em outros sistemas operacionais. Contudo existe uma certa dificuldade na compilação do OpenFOAM para Windows pois este último não é case-sensitive . E, acreditem, uma das dificuldades é descompactar o código fonte do OpenFOAM sem estragar sua estrutura de diretórios e arquivos. Já existe uma versão Windows do OpenFOAM rodando em Cygwin , mas não é tão boa (além de ainda estar com os recursos incompletos) como o original em Linux. Mas não é sobre isso que eu gostaria de falar. O uso do OpenFOAM como ferramenta sofre com a falta de conhecimento ou mesmo preconceito dos usuários em usar o Linux como sistema operacional . Eu mesmo já passei por isso em 2000. Naquela época era necessário reconfigurar o sistema para apenas trocar de monitor! Fiquei 4 anos sem querer olhar para um computador em que o dito estivesse instalado. Mas posso dizer também que nesses 8 anos, o Linux evoluiu muito (mas muito mesmo!) em termo...

Me dei conta que em nenhum post desse blog comentei sobre o OpenFOAM . Incrível, pois usei esse pacote CFD durante toda a minha tese de doutorado, já escrevi artigos sobre o dito e sem dúvida recomendo aos curiosos, estudantes e profissionais da área. O OpenFOAM ( F ield O peration A nd M anipulation ) é um pacote CFD gratuito de código livre estruturado para operar e manipular campos tensoriais aplicado à fluidodinâmica computacional. A tecnologia do OpenFOAM é baseada em um conjunto eficiente e flexível de módulos escritos em C++ que são usados com o intuito de construir: Solvers para resolver problemas específicos de engenharia que envolvam campos vetoriais; Utilitários para realizar tarefas de pré e pós-processamento, que vão de uma simples manipulação de dados à visualização e construção e processamento de malhas; Bibliotecas de expansão usadas pelos solvers e utilitários, tal como uma biblioteca de modelos físicos. Contudo, a aceitação do OpenFOAM pela comunidade CFD no B...

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...