02 - Mestrado - Matemática Aplicada e Computacional
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Navegando 02 - Mestrado - Matemática Aplicada e Computacional por Assunto "Análise numérica"
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Item Aplicação de métodos múltiplo estágio na equação de advecção-difusão-reação bidimensionalDias, Junior Francisco; Romeiro, Neyva Maria Lopes [Orientador]; Santiago, Cosmo Damião; Natti, Paulo Laerte; Cirilo, Eliandro Rodrigues [Coorientador]Resumo: Este trabalho é dedicado ao estudo de uma discretização para a variável temporal da equação de advecção-difusão-reação bidimensional Essa equação não possui solução analítica conhecida, fato que motiva a utilização de métodos numéricos para aproximar a solução Para atingir esse objetivo foram estudadas aproximações por diferenças finitas e os aproximantes de Padé Tais aproximantes deram origem aos métodos PADE/A, PADE/B (método de Crank-Nicolson), PADE/C e PADE/D (método de Harten/Tal-Ezer), os quais foram testados em problemas unidimensionais e bidimensionais Nas simulações realizadas concluiu-se que os métodos PADE/B, PADE/C e PADE/D apresentaram resultados semelhantes e melhores que os do PADE/A A maior diferença observada para os métodos PADE/B, PADE/C e PADE/D ocorreram para alguns valores particulares do coeficiente difusivo e em relação ao tempo computacional, que foi menor para o PADE/C Nas simulações bidimensionais, onde foram comparados os resultados obtidos pelo método PADE/C e por um método de elementos finitos na formulação espaçotempo, concluiu-se que o método PADE/C forneceu resultados semelhantes a um menor custo computacionalItem Esquema de linearização para resolução de equações diferenciais parciais bidimensionaisMatsubara Junior, Tadasi; Romeiro, Neyva Maria Lopes [Orientador]; Santiago, Cosmo Damião; Cirilo, Eliandro RodriguesResumo: Métodos numéricos tornaram-se ferramentas indispensáveis na determinação de soluções aproximadas de equações diferenciais parciais não lineares (EDP’s), uma vez que muitas das soluções analíticas encontradas na literatura envolvem simpli?cações e descartam as não linearidades presentes nas equações Dentro deste cenário, o método de diferenciais ?nitas (MDF) é usado para gerar soluções de EDP’s bidimensionais, em particular, a equação de Burgers, a equação de convecção-difusão, sistemas acoplados de equações de Burgers e sistema de equações de NavierStokes O esquema resultante das discretizações das equações pelo MDF resulta em um sistema semi-implícito de equações não lineares Como uma alternativa para evitar a necessidade da resolução de um sistema não linear, será aplicada uma técnica numérica no qual lineariza-se os termos convectivos do sistema, obtendo um sistema implícito linearizado A linearização do sistema é realizada aplicando a expansão da série de Taylor Veri?cou-se que o esquema linearizado, quando comparado com soluções analíticas e análise de erros, mostrou-se satisfatórioItem Estudo e implementação de esquema upwind na resolução de um modelo de dinâmica dos fluidos computacional em coordenadas generalizadasBarba, Alessandra Negrini Dalla; Cirilo, Eliandro Rodrigues [Orientador]; Romeiro, Neyva Maria Lopes; Bernardes, MateusResumo: Desde a Antiguidade a humanidade sempre teve interesse em estudar o comportamento dos fluidos, mas foi a partir do século XVIII, com os estudos desenvolvidos por Leonhard Euler, Claude Navier, Simeon Poisson e George Stokes, é que as expressões matemáticas que regem o movimento de fluidos foram deduzidas, sendo resolvidas de forma mais expressiva a partir do desenvolvimento da computação científica, com o advento da área chamada de Dinâmica dos Fluidos Computacional No presente trabalho nosso objetivo é estudar o escoamento de fluidos incompressíveis, sem superfície livre, utilizando o sistema de coordenadas generalizadas Assim, abordaremos a geração de malhas e a representação das equações de Navier-Stokes e da continuidade neste sistema de coordenadas Discretizaremos as equações da quantidade de movimento por meio do método de diferenças finitas e aplicaremos um esquema upwind para aproximação dos termos convectivos Dentre vários esquemas existentes, trabalharemos com o de primeira ordem FOU (First Order Upwind) Por fim, será estabelecido um método numérico – uma versão simplificada do método MAC (Marker and cell) – com o objetivo de resolver problemas de escoamentos incompressíveis, comparando os resultados obtidos com os apresentados na literaturaItem Um novo esquema upwind fundamentado na série de Fourier para as equações de Navier-StokesAzevedo, Adriano Matheus Targino de; Cirilo, Eliandro Rodrigues [Orientador]; Romeiro, Neyva Maria Lopes; Queiroz, Rafael Alves Bonfim deResumo: Este trabalho tem por objetivo desenvolver um esquema aproximativo não linear de alta resolução para o tratamento dos termos convectivos das equações de Navier-Stokes, extensivamente utilizadas como referência para a modelagem de escoamentos de ?uidos Para isso, a abordagem numérica das equações é realizada tomando por base o método de diferenças ?nitas e a discretização do domínio, restrito ao caso bidimensional, é feita por intermédio de malhas do tipo deslocada, escritas no sistema de coordenadas generalizadas O esquema convectivo proposto é idealizado sob a estratégia upwind e fundamentado na série de Fourier de uma extensão ímpar obtida a partir do esquema CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treatment of Advection) Soluções aproximadas para os problemas de valor inicial e de contorno foram obtidas para escoamentos laminares con?nados, incompressíveis e isotérmicos Essas soluções, avaliadas em cada ponto de interesse do domínio computacional foram, então, comparadas com dados disponíveis na literaturaItem Soluções das equações de Burgers 1D e 2D via : upwind de alta ordem e Hopf-ColeMedeiros, Cláudia Brunosi; Romeiro, Neyva Maria Lopes [Orientador]; Cirilo, Eliandro Rodrigues; Santos, Fernando Luiz Pio dosResumo: No estudo em dinâmica dos fluidos computacional há o interesse em obter soluções numéricas para as equações diferenciais parciais Um desafio neste contexto é a formação de descontiniuidades que pode ser atribuída ao tratamento do termo convectivo não linear em equações diferenciais parciais Dentro deste cenário, neste trabalho apresenta-se o estudo de um esquema upwind de alta resolução, o esquema ADBQUICKEST (Adaptative Bounded QUICKEST) Este esquema é aplicado em equações 1D e 2D, comparando qualitativemente os resultados numéricos com as soluções analíticas obtidas via transformação de Hopf-Cole e via uma modificação na transformação de Hopf-Cole Ainda, o esquema é investigado nas soluções da equação de Burgers 1D e no sistema acoplado de equações de Burgers 1D para diferentes condições iniciais e de fronteira Além disso, analisam-se os resultados numéricos da equação de Burgers 2D e os resultados no sistema acoplado de equações de Burgers 2D a baixos valores de _ Por fim, investiga-se a ordem de precisão do esquema ADBQUICKEST em cada exemplo estudado