PROGRAMA NUMÉRICO PARA A SOLUÇÃO DAS EQUAÇÕES DE TRANSPORTE TRIDIMENSIONAIS PARABÓLICAS

Abstract

Neste trabalho desenvolveu-se um programa numérico geral capaz de resolver as equações de transporte tridimensionais parabólicas típicas da modelagem de problemas da mecânica dos fluidos e transferência de calor e massa. Utilizou-se o método de diferença finitas com formulação em volumes de controle (volumes finitos) e o esquema de discretização power law. O método de discretização utilizado na direção principal do escoamento (direção parabólica) é totalmente implícito. O sistema de equações obtido é resolvido por métodos iterativos que simultaneamente incorporam a não-lineariade do problema. O aclopamento velocidade-pressão recebe tratamento especial para o plano transversal ao escoamento e para a direção parabólica. O algoritmo SIMPLEC (semi-implicit method for pressure-linked equations consistent) foi utilizado para resolver o aclopamento pressão-velocidade foi proposto no presente trabalho um método análogo ao SIMPLEC. O programa permite resolver escoamentos em coordenadas cartesianas (dutos retos com seção retangular) e coordenadas cilíndricas (dutos retos de seção circular assim como dutos curvos de seção retangular). Problemas teste tridimensionais parabólicos foram resolvidos e comparados com dados disponíveis na literatura, validando o programa e comprovando a generalidade do mesmo.In the present work, a general purpose computer program hás been developed to solve the three-dimensional transport phenomena equations governing problems of fluid flow, heat and mass transfer. The finite volume method has been used with the power-law discretization scheme. A totally implicit discretization method was used in the main flow direction (parabolic direction). The resulting system of algebraic equations is solved by iterative methods which take into account the non-linearity of the situation. The pressure – velocity coupling has received special treatment for the cross-section plane and for the parabolic direction. The SIMPLEC algorithm (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations Consistent) was used to resolve the pressure-velocity coupling in cross-section plane. In the present work, and approach similar to SIMPLEC was used to resolve the pressure-velocity coupling in the parabolic direction. The program allows one to obtain the flow field using cartesian cordinates (straight ducts with rectangular corss-section) and cylindrical coordinates (straigth ducts with circular cross-section) and cylindrical coordinates (straight ducts with circular cross-section as well as curved ducts with rectangular cross-section) Three-dimensional parabolic test problems were solved and the results were compared with available data from the literature, validating the program and ensuring the generality of it