Descrição
A fluidodinâmica computacional (CFD, do inglês Computational Fluid Dynamics) é uma ferramenta essencial para o estudo do comportamento hidráulico de diferentes fluidos. Dentro desta perspectiva, o presente trabalho teve como objetivo a simulação e análise do perfil de velocidade (V) para o caso do escoamento laminar (EL) clássico de Hagen-Poiseuille para um fluido com viscosidade cinemática de 0,01m2s-1. Utilizando o ambiente livre OpenFoam, foi feita uma análise em duas dimensões (x,y) de um tubo com um 1m de diâmetro e 10m de comprimento discretizado com malhas geradas no Salome com 125 (5x25) elementos para o caso base (cb) e malhas refinadas (rf) em 2x, 4x e 8x, com 500, 2000 e 8000 elementos respectivamente, para traçar o perfil de V. Foram simulados 2 tratamentos, o primeiro utilizando o resultado do cb como estimativa inicial (ei) para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x e o segundo sem ei para os mesmos casos. Foram determinados valores arbitrários para as condições de contorno da pressão que produzissem um diferencial de pressão e uma Vmáx do fluido condizentes com o escoamento laminar, sendo 102,856Pa de pressão para a entrada e 101.325Pa para a saída e V de 0m/s nas paredes do tubo. Foram comparados os tempos de processamento em número de iterações (ni) para cada simulação e realizadas análises estatísticas de viés de Bias (PBIAS), erro quadrático médio (RMSE) e erro absoluto médio (MAE). O ni para o cb foi de 387 e de 168, 251 e 446 para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x com ei, e de 603, 811 e 389 para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x sem ei respectivamente, mostrando uma melhora nos ni’s com exceção do caso rf_8x sem ei que possui um ni menor. O PBIAS do cb foi de -0,028 (superestimando a velocidade) e de 0,017, 0,009 e 0,006 para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x com ei e de 0,019, 0,072 e 0,561 para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x sem ei, com todos os casos refinados subestimando V. O RMSE foi de 0,107 para o cb e de 0,095, 0,079 e 0,0523 para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x com ei e de 0,109, 0,572 e 6,347 para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x sem ei. O MAE para o cb foi de 0,035 e para os casos rf_2x, rf_4x e rf_8x com ei foi de 0,021, 0,012 e 0,007 e para os casos sem ei foi de 0,024, 0,089 e 0,705. De acordo com os valores do RMSE e do MAE é possível verificar a influência da ei no ajuste do modelo com o aumento do refinamento da malha para o caso estudado.
Agradecimentos
Os autores agradecem o apoio financeiro das agências CAPES, CNPq e FAPEMIG.
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