fabiana de fátima giacomini - PG-Mec Programa de Pós-Graduação ...

24
1 INTRODUÇÃO
Este capítulo compreende uma apresentação global da dissertação. Aborda algumas
generalidades em dinâmica dos fluidos computacional (CFD), como os métodos empregados
na resolução dos problemas de engenharia; a definição dos problemas, abordando as equações
governantes, o tipo de condição de contorno e as formas de aplicar as condições de contorno;
a relevância do estudo dos problemas, assim como a importância em verificar e estimar erros
numéricos; os objetivos do trabalho e o delineamento da dissertação.
1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
Os problemas existentes na área de engenharia são abordados através dos séculos.
Primeiramente observando o comportamento dos fenômenos reais, provenientes da natureza
e, ao passar os anos, com as técnicas de estudo aprimoradas, incorporando o estudo dos
métodos teóricos. Os métodos empregados na solução dos problemas de engenharia foram
divididos em três tipos: experimentais, causados pelos fenômenos reais; analíticos e
numéricos, causados pelos métodos teóricos (TANNEHILL et al., 1997).
Os métodos experimentais, que foram divulgados no século XVII com os trabalhos de
Galileu Galilei sobre o movimento dos corpos, têm a vantagem de trabalhar com o fenômeno
real, pois é produzido um modelo em escala e testado em laboratório. Porém, possui algumas
desvantagens: alto custo operacional para reprodução dos modelos; dificuldades para medição
das grandezas de interesse, que ocasionam erros experimentais; e equipamentos exigidos.
Os métodos analíticos, foram divulgados também no século XVII, com o livro
Principia (1687) de Isaac Newton, que formulou as três leis do movimento e realizou estudos
sobre a gravitação e a luz. Os métodos analíticos têm a vantagem de representar o fenômeno
real por meio de um modelo matemático. Porém, traz desvantagens como: restrição da
geometria de cálculo; problemas simples e lineares e apresentam erros de modelagem.
Os métodos numéricos foram divulgados com o trabalho de Richardson em 1910
(ROACHE, 1972), que mesmo antes do computador digital, resolveu a equação de difusão de
calor bidimensional de Laplace (INCROPERA e DeWITT, 2003). A trajetória da evolução
científica juntamente com a invenção dos computadores digitais possibilitou a melhoria da