Fluidodinâmica Computacional – CFD
O termo fluidodinâmica computacional se refere à análise de sistema envolvendo escoamento de fluidos, transferência de calor e massa e fenômenos associados, como reações químicas, através de simulações computacionais. Trata-se de uma técnica muito poderosa, que abrange uma ampla faixa de áreas de aplicação, dentre as quais pode-se citar (VERSTEEG e MALALASEKERA, 1995):
– Turbomáquinas: fluxo no interior de passagens rotativas, difusores, etc;
– Engenharia elétrica e eletrônica: resfriamento de equipamentos, incluindo microcircuitos;
– Engenharia dos processos químicos: processos de mistura e separação, reatores químicos, etc.
– Engenharia Ambiental: distribuição e tratamento de poluentes e efluentes;
– Meteorologia: predição de condições meteorológicas;
– Engenharia Biomédica: escoamento de sangue em artérias e veias, distribuição de oxigênio em órgãos, etc.;
– Engenharia Aeroespacial: desenvolvimento de aeronaves, estudo de forças de arrasto, etc.
O uso de técnicas de CFD é especialmente útil em problemas de alta complexidade, descrito por equações que não podem ser resolvidas analiticamente. Para obter uma solução aproximada numericamente, usa-se um método de discretização que aproxima as equações diferenciais por um sistema de equações algébricas, que pode ser resolvido computacionalmente. As aproximações são aplicadas a pequenos domínios no espaço e no tempo, de modo que a solução numérica gera um resultado discreto no espaço e no tempo (FERZINGER e PERIC, 2002).
Exemplo: Escoamento em torno de um cilindro aquecido – variação temporal do perfil de temperatura:
Exemplo 2: Convecção difusiva dupla sobre uma placa plana com escoamento horizontal:
Referências:
Ferziger, J. H.; Peric, M. Computational methods for fluid dynamics, 3rd rev. ed. New York: Springer, 2002;
H. K. Versteeg, W. Malalasekera. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method, Harlow: Prentice-Hall, 1995.