Numerical simulation and validation of laminar flow through a 2D pipe using computational fluid dynamics

Abstract

Nos tempos modernos, houve um aumento significativo no uso de software para simular a dinâmica de fluidos. Existe uma variedade de pacotes de software de código fechado que são utilizados para modelar e simular o comportamento de fluidos. Esses programas proprietários tornaram-se cada vez mais comuns e são amplamente utilizados em vários setores que exigem simulações avançadas. Este trabalho foca no uso de um pacote de software comercial projetado para problemas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para modelar o escoamento laminar através de uma tubulação, com o objetivo de obter uma compreensão mais profunda das estruturas dinâmicas e interações que ocorrem dentro do escoamento laminar. Neste artigo, um cálculo preciso do fluxo bidimensional é realizado usando a Metodologia de Elementos de Volume de Tempo. Uma análise de sensibilidade da rede com extrapolação de Richardson é conduzida para determinar as soluções independentes da rede, garantindo que os resultados obtidos sejam confiáveis e precisos. As descobertas deste estudo sugerem que a relação entre vários parâmetros, como velocidade e pressão, é fortemente influenciada pela posição e formato do tubo através do qual ocorre o fluxo. A investigação utilizou uma análise de sensibilidade da grade com extrapolação de Richardson para determinar o erro percentual entre as soluções analíticas e independentes da grade para diferentes parâmetros, revelando que os erros são da ordem de 10-1%