Disciplina

Área

Área Científica de Termofluidos e Tecnologias de Conversão de Energia > Mecânica dos Fluídos

Activa nos planos curriculares

MEMec 2021 > MEMec 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Áreas de Especialização > Área de Especialização em Energia > Mecânica de Fluídos Computacional

MEAer 2017 > MEAer 2017 > 2º Ciclo > Especializações > Espaço > Opções > Opções 9º Semestre > Mecânica de Fluídos Computacional

MEAer 2021 > MEAer 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Especializações > Especialização Principal - Aeronaves > Especialização Secundária - Aeronaves > Aerodinâmica e Propulsão > Mecânica de Fluídos Computacional

MEGE > MEGE > 2º Ciclo > Formação em Energias Renováveis > Formação Complementar a Energias Renováveis > Opção > Mecânica de Fluídos Computacional

DEAEngCmp2007 > DEAEngCmp2007 > 3º Ciclo > Opcionais > Mecânica de Fluídos Computacional

MEAer 2006 > MEAer 2006 > 2º Ciclo > Áreas de Especialização > Espaço > Opções de Espaço > 9º Semestre de Espaço > Mecânica de Fluídos Computacional

MEMec 2006 > MEMec 2006 > 2º Ciclo > Áreas de Especialização > Energia > Opções de Energia 3 > Mecânica de Fluídos Computacional

Nível

Mini-Teste (MT): em duas aulas, no inicio de Outubro e de Dezembro, com um peso de 20% para a nota final. Problemas : Um conjunto de 3 problemas computacionais (PC) para serem resolvidos por um grupo de 4 alunos com apresentação final e com um peso de 40% para a nota final. Exame final (Ex), a nota tem um peso de 40% Nota final: Nf = 0.2 MT + 0.40 PC + 0.40 EX A nota mínima no exame é de 7.5 valores

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

3.5 h/semana

119.0 h/semestre

Objectivos

Adquirir fundamentos de métodos de discretização, principalmente de (DF) diferenças finitas e (VF) volume finito para a solução das equações de Navier-Stokes e de Euler. Prática computacional de solução de escoamentos inviscidos ou viscosos em geometrias complexas. Capacidade de conceber, realizar, testar e aplicar algoritmos de cálculo baseados no método de volume finito para a solução de problemas de escoamentos incompressíveis ou compressíveis e perceber e controlar as fontes de imprecisão numérica de modo a saber aumentar a precisão dos cálculos. Prática de software comercial Star CC+ e ANSYS Fluent, OpenFOAM.

Programa

Natureza matemática das equações que governam os escoamentos de fluidos; características; Método das Diferenças Finitas e método dos Volume Finitos; Discretização de equações elipticas; Métodos iterativos para a solução de sistemas de equações; Discretização temporal, Consistência, Estabilidade e Convergência; Teorema de Lax, Estabilidaade não linear, Condições de estabilidade não lineares: preservação da monotonicidade, variação total decrescente e , diagramas para equações de conservação não linear de Sweby e de variáveis normalizadas; Discretização de equações Hiperbólicas, leis de Conservação e Problema de Riemann; Métodos para geração de malhas estruturadas curvilíneas algébricas e diferenciais; Geração de malhas não-estruturadas. Método do volume finito em malhas não estruturadas; Algoritmos para solução das equações de Navier-stokes; Separação de fluxo e solucionadores de Riemann para as equações de Euler. Verificação e Validação.

Metodologia de avaliação

Mini-Teste (MT): em duas aulas, no inicio de Outubro e de Dezembro, com um peso de 20% para a nota final. Problemas : Um conjunto de 3 problemas computacionais (PC) para serem resolvidos por um grupo de 4 alunos com apresentação final e com um peso de 40% para a nota final. Exame final (Ex), a nota tem um peso de 40% Nota final: Nf = 0.2 MT + 0.40 PC + 0.40 EX A nota mínima no exame é de 7.5 valores

Pré-requisitos

Aprovação nas UC Mecânica dos Fluidos-I

Componente Laboratorial

Aulas de laboratório computacional totalizando 7 horas serão dedicadas para os alunos trabalharem em grupo para elaborarem programas de MATLAB ou demonstrações e tutoriais de software via licença do programa Star-CCM + (pode haver semestres em que outros pacotes de software são usados, como Comsol ou ANSYS-Fluent). As aulas permitem ensinar os alunos a realizarem as simulações computacionais ( dos 3 Problemas computacionais obrigatórios) envolvendo desenvolvimento de algoritmo, malhar eficientemente e análisar os resultados com gráficos dos dados do processamento realizado.

Princípios Éticos

Todos os membros do grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo o aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa Avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Componente de Programação e Computação

Valências de programação em alguns Problemas ( em MatLab) e no projeto computacional estão associadas a cerca de 10% dos ECTS dos conteudos listados na tabela da Componente de Programação e Computação: -Abstração procedimental e abstração de dados. -Operações básicas de uma linguagem de programação -Raciocinio algoritmico -Processos iterativos

Componente de Competências Transversais

Componentes de avaliação contemplam as seguintes competências transversais: -Pensamento Crítico e Inovador ( criatividade, pensamento estratégico, abordagens à resolução de problemas) -Competências Interpessoais (p.e. apresentações orais, competências de comunicação , trabalho em equipa) -Competências Intrapessoais (p.e. autodisciplina, entusiasmo, perseverança motivação, etc.) • Literacia da informação e dos media (incluindo a capacidade para localizar e aceder a informação, bem como para analisar e avaliar os conteúdos da internet)

Bibliografia

Principal

"The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics An Advanced Introduction with OpenFOAM¨ and Matlab"

F. Moukalled • L. Mangani, M. Darwish

2016

Springer


"Computational Methods for Fluid Dynamics"

Ferziger, J.H. and Peric, M.

2002

Springer, 3th edition


"An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method"

H. Versteeg, W. Malalasekera

2007

Prentice Hall; 2 edition


"Computational of Internal & External Flows"

C. Hirsch

2007

2nd Edition, Butterworth-Heinemann


"Numerical Methods for Conservation Laws"

R.J. LeVeque

1990

Birkhauser, Basel


"Fundamentals of Computational Fluid Dynamics"

H. Lomax, T.H. Pulliam and D.W. Zingg

2001

Springer, Berlin