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Dissertação

{en_GB=On the suppression of spurious pressure oscillations in immersed boundary methods with unstructured grids} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=É apresentado um novo método de fronteira imersa, baseado num corte conservativo do dominio de fluido em conjunto com uma reconstrução com a técnica de mínimos quadrados. O método suprime oscilações fictícias no campo de pressão e consequentemente nas forças que actuam no corpo imerso que são um problema comum em simulações de fronteira imersa s através do uso de polinómios de interpolação acoplados e constrigidos pela condição de continuidade e também ligando todos os polinómios entre si por pontos de continuidade onde os polinómios são contínuos entre si. Devido à facilidade de gerar malhas Cartesianas e à capacidade dos métodos de fronteira imersa de correr simulações com malhas não conformes, não existe muita investigação em malhas não estruturadas em conjunto com métodos de fronteira imersa. As vantagens que tal método oferece são, contudo, evidentes quando se considera a flexibilidade das malhas não estruturadas para refinamentos locais ou para a geração de malhas conformes com fronteiras complexas fixas em conjunto com corpos imersos móveis. Sendo assim o método proposto é aplicado a malhas não estruturadas e os efeitos do tipo de malha são avaliados. Mostra-se que o método é de segunda ordem de precisão independentemente do tipo de malha utilizado e que a formulação de fronteira imersa não introduz erros significativos nos resultados. As capacidades do método em termos de suprimir as oscilações fictícias são demonstradas e é também mostrado que as oscilações geradas com malhas poliédricas são inferiores do que quando se usam outros tipos de malha., en=In this thesis a new immersed boundary method is presented, which features a conservative fluid domain characterization together with a flexible least-squares flow reconstruction technique to emulate the body presence. The method decreases spurious oscillations in the pressure field and consequently in the body force calculations, which is a common issue in several immersed boundary methods, by applying a continuity constraint in the least-squares interpolation and also by guaranteeing that adjacent interpolation polynomials are continuous between each other. Due to the easiness of generating Cartesian grids together with the ability of immersed boundary methods to run simulations with non-body conformal grids, not much investigation exists on unstructured grids combined with immersed boundaries. The advantages such method can offer are, however, evident when considering how flexible unstructured grids can be for precise local refinement and for the meshing of complex wall bounded domains in conjunction with immersed moving bodies. The proposed method is therefore applied to several unstructured grids and the effects of grid type are also evaluated. Several test cases are shown to validate the method and demonstrate its capabilities. The method is shown to be second order accurate independently of grid type and to not introduce significant numerical errors in the results. The spurious force oscillations suppression properties of the method are also shown to be superior to those available in the literature and it is proven that polyhedral grids produce smaller oscillations than Cartesian or triangular ones. }
Keywords: {pt=fronteira imersa, oscilações de força fictícias, malhas não-estruturadas, problemas com movimento de corpos, interpolação por mínimos quadrados, en=immersed boundary, spurious force oscillations, unstructured grids, moving body problems, least-squares interpolation}

Discussão: novembro 16, 2016, 14:0