Métodos Computacionais em Fluidos e Calor
Ocorrência: 2004/2005 - 1S
Ciclos de Estudo/Cursos
Língua de trabalho
Português
Objetivos
Esta disciplina pretende fornecer aos alunos os conhecimentos necessários à modelação numérica de sistemas e processos térmicos, incluindo a representação matemática das suas componentes e a resolução das equações resultantes, com recurso a algoritmos de computação. São discutidos métodos e algoritmos, com vista à optimização de sistemas térmicos. É feita uma introdução aos métodos das diferenças finitas e volumes finitos, para aplicação a sistemas distribuidos particularmente com transferência de calor.
Programa
INTRODUÇÃO: o papel da simulação no projecto de sistemas térmicos; tipos de modelos matemáticos e numéricos.
TÉCNICAS AUXILIARES DE MODELAÇÃO GLOBAL DE SISTEMAS: interpolação numérica e ajustamento de funções uni e multi-variável; aplicação a equipamentos térmicos com utilização de software.
MODELAÇÃO GLOBAL DE COMPONENTES EM REGIME PERMANENTE: solução numérica de equações e sistemas de equações não lineares; utilização do software EES; aplicação a sistemas térmicos: sistemas de aquecimento/arrefecimento, ciclos motores, etc.
MODELAÇÃO GLOBAL EM REGIME DINÂMICO: métodos de integração numérica de equações e sistemas de equações diferenciais ordinárias; utilização do programa EES; aplicação a sistemas térmicos: sistemas de aquecimento/arrefecimento com acumulação mássica/térmica, redes de ar comprimido, etc.
MODELAÇÃO DISTRIBUIDA: Equações diferenciais de transporte e sua representação genérica; métodos de discretização (diferenças finitas e volumes finitos); aplicação a sistemas com condução de calor uni e multi-dimensional instacionária; aplicação a escoamentos não viscosos.
MÉTODOS DE OPTIMIZAÇÃO: métodos de pesquisa uni e multi-variável; método dos multiplicadores de Lagrange com e sem restrições; programação linear; programação geométrica; algoritmos de optimização; aplicações a redes de fluidos e sistemas térmicos.
Bibliografia Obrigatória
Jaluria, Yogesh;
Design and optimization of thermal systems. ISBN: 0-07-032388-7
Stoecker, Wilbert F.;
Design of thermal systems. ISBN: 0-07-100610-9 (ano de 1989)
Patankar, Suhas V.;
Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. ISBN: 0-07-048740-5
Bibliografia Complementar
EES Software Manual
Amos Gilat; MATLAB - an Introduction with Applications
Métodos de ensino e atividades de aprendizagem
A disciplina está estruturada em aulas teóricas e teórico-práticas. Nas aulas teóricas é apresentada a teoria e esboça-se a resolução de alguns problemas típicos. As aulas teórico-práticas estão destinadas à resolução de exercícios e à orientação de trabalhos de computação a realizar por grupos de alunos.
As aulas práticas decorrem em sala equipada com computadores.
Software
EES - Engineering Equation Solver
MATLAB
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída com exame final
Obtenção de frequência
Não exceder o número limite de faltas (25%) e entregar os trabalhos de computação.
Fórmula de cálculo da classificação final
classificação pesada com 2/3 para a nota do exame final e 1/3 para a nota dos trabalhos de computação.
Provas e trabalhos especiais
Prova de computação oral, consistindo na utilização do programa EES para resolução de um problema prático.
Avaliação especial (TE, DA, ...)
Exame escrito de 2 horas e prova especial.
Melhoria de classificação
Melhoria de classificação possível apenas para o exame final.