Uma introdução ao ensino da dinâmica dos fluidos computacional (DFC) utilizando SCILAB
Com o desenvolvimento do
conhecimento científico, proporcionado pelo
avanço tecnológico, muitas ferramentas
surgiram para a resolução dos problemas em
física, fazendo com que as bases tradicionais de
ensino da graduação precisassem de adaptações
para melhor atender o mercado. Uma grande
revolução deu-se na mecânica dos fluidos,
onde os problemas de alta complexidade, antes
pouco viáveis de serem solucionados devido
aos extensos cálculos numéricos, pudessem
ser solucionados e analisados de forma mais
precisa e ágil com a chamada dinâmica dos
fluidos computacional (DFC). Este trabalho
tem como objetivo explorar ferramentas que
permitem o fácil aprendizado de estudantes para
a resolução de problemas sobre escoamento
de fluidos utilizando software “open source”
com uma simples interface, tendo o objetivo de
introduzir os aprendizes no assunto com um
melhor entendimento, o que possibilitará que
estes tenham melhor desempenho em softwares
mais complexos. Para alcançar tal objetivo, foi
realizado um estudo de transferência de calor
a partir da simulação de uma placa que sofre
aquecimento em todas as suas bordas, onde a
equação governante, na forma diferencial, para
esta análise é solucionada por meio do método
das diferenças finitas utilizando a expansão
em série de Taylor, sendo verificada sua
convergência por meio do critério de Sassenfeld
e solucionada por Gauss-Seidel. Após tal
resolução, foi realizada a implementação
computacional utilizando o software Scilab, que
demonstrou ser um programa suficiente e de
boa qualidade tanto para a demonstração dos
resultados quanto para a aplicação em sala de
aula.
Uma introdução ao ensino da dinâmica dos fluidos computacional (DFC) utilizando SCILAB
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DOI: 10.22533/at.ed.38819030410
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Palavras-chave: Mecânica dos fluidos; Scilab; Transferência de calor
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Keywords: Fluid mechanics; Scilab; Heat transfer.
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Abstract:
With the development of scientific
knowledge, provided by the technological
advance, many tools emerged to solve the problems in physics, making the traditional
bases of teaching undergraduate courses needed adaptations to better serve the
market. A great revolution took place in fluid mechanics, where the problems of high
complexity, previously unlikely to be solved due to extensive numerical calculations,
could be solved and analyzed in a more precise and agile way with the so-called
computational fluid dynamics (CFD). The aim of this work is to explore tools that
allow easy student learning to solve fluid flow problems using open source software
with a simple interface, with the aim that learners can be introduced to the subject
with a better understanding , which will allow them to perform better in more complex
software. In order to achieve this objective, a heat transfer study was carried out by
simulating a plate that undergoes heating at all edges, where the governing equation,
in the differential form, for this analysis is solved by means of the finite difference
method using the series expansion of Taylor, and its convergence was verified by the
criterion of Sassenfeld and solved by Gauss-Seidel. After this resolution, demonstrated
step by step, the computational implementation was performed using Scilab software,
which proved to be a sufficient and good quality program both for the demonstration of
the results and for the application in the classroom.
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Número de páginas: 15
- Eduardo Vieira Vilas Boas
- Nicoly Coelho
