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Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Mecânica
Bloco 1M – Campus Sta. Mônica
Av. João Naves de Ávila, S/N - Uberlândia - CEP 38400-902
Tel.:(0--34) 3239-4148, r.233 Fax:(0--34) 3239-4206
srcarvalho@mecanica.ufu.br

Laboratório de Transferência de Calor e
Massa e Dinâmica dos Fluidos

Graduação em Engenharia Mecânica
Disciplina: Tópicos Especiais em Termofluidos
Prof.: Solidônio Rodrigues de Carvalho

Sala: 1M305

Objetivos: Apresentar o método dos Volumes Finitos e a linguagem computacional C++ para a
solução numérica de problemas de transferência de calor e mecânica dos fluidos. Obter a solução
transiente de problemas uni e bidimensionais. Estabelecer as condições de contorno. Analisar
fisicamente os problemas apresentados. Análise numéricade escoamentos incompressíveis e
apresentação dos conceitos sobre escoamentos compressíveis.

PROGRAMA DE ATIVIDADES

1. Métodos numéricos e técnicas computacionais para a solução de problemas de transferência
de calor e dinâmica dos fluidos
1.1. Malha Numérica
1.2. Discretização temporal
1.3. Discretização espacial: Método da malha co-localizada e deslocada
1.3.1 Método dos volumesfinitos e das diferenças finitas
1.4. Formulação explícita e implícita
1.5. Condições de contorno
1.6. Solução do sistema linear: S.O.R (Successive Over Relaxation)

2. Introdução à linguagem C++
2.1. Apresentação do compilador: C++ Builder 5.0
2.2. Implementação computacional de um problema unidimensional de transferência de calor
2.2.1. Implementação computacional usando meios-volumes evolumes inteiros nas
fronteiras (formulação explícita)
2.2.2. Implementação computacional usando meios-volumes nas fronteiras (formulação
implícita)
2.3. O problema do balanço de energia

2

2.4. Apresentação do software Tecplot
2.5. 1º Projeto: Implementar computacionalmente um problema de transferência de calor
bidimensional.

3. Revisão da formulação diferencial para uma partícula defluido:
3.1. Equações de Navier-Stokes (N-S) para escoamento incompressível
3.2. Forma adimensional das equações de Navier-Stokes para escoamento incompressível
3.3. Formulação implícita para a solução numérica do escoamento de Poiseuille 1D.
3.4. 2º Projeto: Implementar computacionalmente o problema apresentado no item 3.3.



4. Acoplamento pressão-velocidade (

P × V ):

4.1. Métododos Passos Fracionados
4.2. Discretização temporal: Euler
4.3. Equação de Poisson



4.4. Resumo do algoritmo para o acoplamento

P×V

5 . Solução do Problema Físico: Escoamento em uma cavidade com tampa deslizante usando as
equações de Navier-Stokes.
5.1. Condições iniciais e condições de contorno
5.2. Algoritmo computacional
5.3. 3º Projeto: Implementar computacionalmente oproblema apresentado no item 5.

6. Introdução à turbulência
6.1. Metodologia LES: Equações filtradas de Navier-Stokes
6.2. Solução das Equações de Navier-Stokes filtradas com o modelo de turbulência submalha proposto por Smagorinsky
6.3. Modelagem Numérica
6.4. 4º Projeto: Implementar computacionalmente o modelo de turbulência sub-malha
proposto por Smagorinsky no problema da cavidade com tampadeslizante.

7. Escoamentos compressíveis
8.1. Formulação unidimensional
8.2. Correlações para bocais

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8.3. Operação de bocais divergente/convergente
8.4. Choque normal em bocais

SISTEMA DE AVALIAÇÃO

1º Projeto (15 pontos): Solução numérica um problema bidimensional de transferência de
calor. (O problema será apresentado durante a aula).
• Pode ser usada qualquer linguagem deprogramação;
• Desenvolver relatório segundo a norma apresentada nesta apostila;
• Apresentar os resultados na forma de gráficos

T ×t

e Tecplot.

• Apresentar o balanço de energia para cada passo de tempo.

2º Projeto (15 pontos): Solução numérico-analítica de um problema unidimensional de
mecânica dos fluidos: escoamento de Poiseuille plano (O problema será apresentado
durante a...
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