Mecânica dos Fluidos Computacional II

Conhecimentos de Base Recomendados

Hidráulica Geral I, Hidráulica Geral II, Métodos Numéricos, Hidrodinâmica, Escoamentos Variáveis e Mecânica dos Fluidos Computacional I

Para candidatos que não possuam conhecimentos suficientemente profundos nestas matérias, recomenda-se a frequência de disciplinas com estes conteúdos oferecidas no âmbito do próprio programa de doutoramento, eventualmente num ano zero.

Métodos de Ensino

Exposição teórica dos conteúdos, seguida de demonstração e aplicação, recorrendo a aplicações computacionais e, sempre que possível e adequado, a comparações com experiências realizadas em laboratório.

Resultados de Aprendizagem

Esta disciplina visa fornecer uma base sólida para o aluno ser capaz de aplicar métodos CFD como uma ferramenta para aplicações no âmbito da Engenharia Civil. Visa também habilitar o aluno para a compreensão dos métodos subjacentes de tal forma que seja capaz de interpretar e escrever os seus próprios códigos CFD. Nesta conformidade, elegem-se como principais objectivos:
i)   aprofundar conhecimentos teóricos, cujas bases foram adquiridas em disciplinas precedentes;
ii)  aflorar conceitos teóricos de maior profundidade, tendo em vista a análise de escoamentos turbulentos, incluindo aplicações computacionais neste domínio;
iii) desenvolver capacidades de investigação pura e aplicada, e
iv) desenvolver competências para o uso de técnicas e ferramentas modernas de engenharia.

Estágio(s)

Não

Programa

Aprofunda conceitos teóricos e numéricos de grande aplicação em domínios fluvial e costeiro, estudos ambientais e obras hidráulicas.
1. Conceitos fundamentais
Problemas lineares e não lineares; escoamentos incompressíveis e compressíveis; técnicas e métodos de computação: diferenças finitas, elementos finitos, volumes finitos e elementos de fronteira.
2. Teorias linear e não-linear da onda
Ondas lineares; agitação irregular; análises de séries temporais e espectros de onda; ondas em água pouco profunda: aproximações de Airy, Boussinesq e Serre; modelo COULWAVE.
3. Turbulência e camada-limite
Escoamentos laminar e turbulento; modelos de turbulência: Reynolds e simulações LES, DES e DNS; modelos de camada-limite de zero-, uma- e duas-quações.
4. Modelação hidrodinâmica
Escoamentos mono- e bifásicos em domínios da engenharia hidráulica; modelos IBER, CCHE2D e POM.
5. Modelação da qualidade da água
Processos de transporte; intrusão salina; estratificação; modelação numérica; modelos EFDC-WASP e DELFT3D.

Métodos de Avaliação

Avaliação
Avaliação contínua – presença e participação nas aulas;: 10.0%
Apresentação final do trabalho: 20.0%
Relatório final escrito: 30.0%
Exame: 40.0%

Bibliografia

Antunes do Carmo J.S., 2004 (2009, 2ª ed.). Hidráulica Fluvial e Ambiente, Imprensa da UC (ISBN 972-8704-28-3).

Antunes do Carmo J.S., 2004. Hidrodinâmica Básica: Teoria e Aplicações. Texto de apoio a disciplinas de Hidrodinâmica do Curso de Mestrado em Hidráulica da FCTUC.

Benqué J.P., Hauguel A. & Viollet P.L., 1982. Engineering Applications of Computational Hydraulics, Volume II, MB Abbot & J.A. Cunge (Eds.). ISBN 0-273-08543-3.

Munson B.R., Young D.F. & Okiishi T.H., 1997. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos, Volume 1. Ed. Edgard Blücher Ltda, São Paulo, Brasil.

Chadwick A. & Morfett J., 1993. Hydraulics in Civil and Environmental Engineering, E & FN SPON. ISBN 0-419-18160-1.

Martin J.L. & McCutcheon S.C., 1999. Hydrodynamics and Transport for Water Quality Modeling. Lewis Publishers. ISBN 0-87371-612-4.

Weiyan T., 1992. Shallow Water Hydrodynamics. Elsevier Oceanography Series, Volume 55. ISBN 0-444-87375-9.

White F.M., 1991. Viscous Fluid Flow. McGraw-Hill Inc. ISBN 0-07-100995-7.