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Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisorAlmeida, Murilo Pereira de-
dc.contributor.authorMoura, Hellen de Andrade-
dc.date.accessioned2025-08-13T19:52:12Z-
dc.date.available2025-08-13T19:52:12Z-
dc.date.issued2025-
dc.identifier.citationMoura, Hellen de Andrade. Escoamento turbulento sobre obstrução: influência da malha na análise espectral e estrutural. 2025. Monografia (Bacharelado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82001-
dc.description.abstractThe fidelity of numerical simulations of turbulent flows, conducted under the Finite Volume Method (FVM) methodology, is directly dependent on the quality of the computational mesh. An inadequate spatial discretization can lead to inaccurate predictions of critical physical phenomena. This work presents a systematic and quantitative analysis of the influence of mesh refinement on the spectral and structural characteristics of the incompressible turbulent flow over a rectangular obstacle, configured at a Reynolds number of Re ≈ 5×10⁵. The simulations were performed using the open-source software OpenFOAM, with the PISO algorithm and the Large Eddy Simulation (LES) turbulence model featuring the WALE subgrid-scale model. The mesh independence study was conducted by comparing four refinement levels. Convergence was assessed through the analysis of temporal autocorrelation and the power spectral density (PSD) of velocity fluctuations. The results demonstrate that coarse meshes introduce excessive nume rical dissipation, suppressing small-scale structures. Conversely, the reference (Medium) and Refined meshes achieved a converged solution, evidenced by the overlap of their autocorrelation functions. The spectral analysis, based on the Fast Fourier Transform, revealed that only the refined mesh was able to capture an extensive inertial subrange with an energy decay consistent with Kolmogorov’s theoretical −5/3 power law, thereby validating the simulation’s ability to reproduce the energy cascade. It is concluded that mesh resolution is a first-order parameter that governs the simulation’s ability to correctly capture vortex dynamics and the physics of turbulence, making its systematic verification an essential step for the validation of the numerical model.pt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.titleEscoamento turbulento sobre obstrução: influência da malha na análise espectral e estruturalpt_BR
dc.typeTCCpt_BR
dc.description.abstract-ptbrAfidedignidade de simulações numéricas de escoamentos turbulentos, realizadas sob a metodo logia do Método dos Volumes Finitos (MVF), é diretamente dependente da qualidade da malha computacional. Uma discretização espacial inadequada pode levar a previsões imprecisas de fenômenos físicos críticos. Este trabalho apresenta uma análise sistemática e quantitativa da influência do refinamento da malha sobre as características espectrais e estruturais do escoa mento turbulento e incompressível sobre um obstáculo retangular, configurado a um número de Reynolds de Re ≈5×10⁵. As simulações foram realizadas utilizando o software de código aberto penFOAM, com o algoritmo PISO e o modelo de turbulência de Simulação de Grandes Vórtices (LES) com o modelo de submalha WALE. A investigação de independência de malha foi conduzida comparando-se quatro níveis de refinamento. A convergência foi avaliada por meio da análise de autocorrelação temporal e da densidade espectral de potência (PSD) das flutuações de velocidade. Os resultados demonstram que malhas grosseiras introduzem dissipação numérica excessiva, suprimindo estruturas de pequena escala. Em contrapartida, a malha de referência (Média) e a Refinada alcançaram uma solução convergente, evidenciada pela sobreposição das funções de autocorrelação. A análise espectral, baseada na Transformada Rápida de Fourier, revelou que apenas a malha refinada foi capaz de capturar uma sub-faixa inercial extensa, com decaimento de energia compatível com a lei teórica de −5/3 de Kolmogorov, validando a capacidade da simulação em reproduzir a cascata de energia. Conclui-se que a resolução da malha é um parâmetro de primeira ordem que governa a capacidade da simulação em capturar corretamente a dinâmica dos vórtices e a física da turbulência, sendo sua verificação sistemática um passo essencial para a validação do modelo numérico.pt_BR
dc.subject.ptbrDinâmica dos fluidos computacionalpt_BR
dc.subject.ptbrMalha computacionalpt_BR
dc.subject.ptbrMétodo dos volumes finitospt_BR
dc.subject.ptbrOpenFOAMpt_BR
dc.subject.ptbrSimulação de grandes vórtices (LES)pt_BR
dc.subject.ptbrTurbulênciapt_BR
dc.subject.ptbrAnálise espectralpt_BR
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