Simulação computacional de transitório hidráulico em sistema reservatório-tubo-válvula utilizando MOC e SPH

Código

II-FLUHIDROS0158

Autores

Iago Quirino e Silva, ALEXANDRE KEPLER SOARES, JOEL ROBERTO GUIMARÃES VASCO

Tema

02 - Modelagem física e numérica de escoamentos

Resumo

Transitórios hidráulicos são fenômenos que ocorrem quando as condições do escoamento, tais como pressão e velocidade, sofrem alterações ao longo do tempo. Esse regime é governado por equações diferenciais parciais (EDPs) hiperbólicas, para as quais não há solução explícita. É necessário, portanto, utilizar métodos numéricos, dentre os quais se destaca o Método das Características (MOC). O MOC utiliza uma malha característica para transformar as EDPs em equações diferenciais ordinárias (EDOs) e, em seguida, em equações explícitas. Todavia, métodos com malhas podem apresentar problemas, principalmente quando há geometrias complexas e contornos deformáveis. Para contornar essas limitações, surgem métodos sem malhas (meshfree), dos quais se destaca o Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), o qual foi incialmente concebido para problemas de astrofísica na década de 70. Em suma, esse método que permite que uma função e suas derivadas sejam representadas por meio de uma aproximação. Para aplicá-lo a um transitório hidráulico, é necessário adaptá-lo por meio da consideração de um termo conhecido como viscosidade artificial, além de utilizar um método de integração temporal. Nesse trabalho, a fim de verificar a eficiência de métodos com e sem malhas, simulou-se um transitório hidráulico por meio do MOC e do SPH. Os resultados demonstraram que o SPH fornece valores compatíveis com o MOC, embora haja pequenas divergências com o decorrer da simulação.