SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE ESCOAMENTOS TRIDIMENSIONAIS EM UMA CAVIDADE ABERTA UTILIZANDO UM CLUSTER BEOWULF

Matheus Guilherme Reimann Herckert¹; Rubens Campregher¹; Aristeu da Silveira Neto¹

¹ Universidade Federal de Uberlândia

Resumo

O propósito do presente trabalho é fazer um estudo numérico de um escoamento tridimensional transiente, isotérmico, incompressível no interior de uma cavidade aberta com razões de aspecto 1:1 e 1:2. O caso da cavidade aberta foi escolhido para validação, pois resultados experimentais e numéricos são encontrados facilmente na literatura e, apesar da sua simplicidade geométrica, o escoamento em seu interior reúne diversos fenômenos de uma elevada complexidade, tornando o problema um excelente caso-teste. Os testes foram realizados utilizando um código escrito em Fortran 90, empregando bibliotecas de paralelização MPI e foi desenvolvido no Laboratório de Transferência de Calor e Massa (LTCM) da Universidade Federal de Uberlândia. As equações da continuidade e de Navier-Stokes foram discretizadas, implicitamente, utilizando o Método de Volumes Finitos (FVM) com arranjo colocalizado, sendo adotada uma aproximação de segunda ordem para os termos temporais e espaciais. Para o acoplamento pressão-velocidade foi utilizado o algoritmo SIMPLEC com o esquema de diferenças centradas para o tratamento dos termos advectivos. As simulações foram efetuadas em um cluster Beowulf composto de dez máquinas Pentium IV 2.8 GHz, 1.5 Gbyte DDR RAM conectadas em rede Gigabit. Foram simulados escoamentos a números de Reynolds 2000 e 5000, utilizando uma malha cartesiana uniforme e não uniforme. Os resultados obtidos serão analisados fisicamente e posteriormente confrontados com dados encontrados na literatura.

Palavras-chave: Cavidade; escoamento tridimensional; processamento paralelo