Fluidodinâmica computacional
Fluidodinâmica computacionalFluidodinâmica computacional é o estudo do comportamento de fluidos – líquidos e gasosos – com o uso de poderosos computadores rodando softwares de métodos numéricos.
O conhecimento da interação de sólidos com fluidos é de interesse fundamental na concepção de vários dispositivos mecânicos. Esse método ampliou os temas em que estudos de dinâmica dos fluidos podem ser aplicados.
Tradicionalmente, essas análises eram realizadas em túneis de vento ou reservatórios de água com aviões, carros e barcos de verdade. Com o uso da tecnologia, os mecanismos de eventos como erupções vulcânicas, furacões, vórtices da água ou de ar, correntes oceânicas, curso de incêndios florestais e outros são possíveis objetos de estudo dessa área.
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Um limite é o conhecimento das variáveis que devem ser definidas para cada sistema. Variáveis mínimas incluem temperatura, pressão e composições para sistemas submetidos a reações químicas de um limite definido.
Software de FDC baseia-se na solução das equações de Navier-Stokes ou simplificações das mesmas. As variáveis de interesse são definidas para um limite conhecido no sistema. Uma grade virtual de duas ou três dimensões é colocada sobre o sistema e as equações são resolvidas para as propriedades da entrada e saída de fluido em cada fronteira virtual. O desenvolvimento de software seguiu em paralelo com a disponibilidade computacional de alimentação, já que os algoritmos requerem repetidos cálculos e otimização até que soluções sejam encontradas.
Design de automóveis é uma área em que esse conhecimento se mostra bastante útil. O ar que flui em torno dos carros afeta o consumo de combustível, desempenho e nível de ruído. Aviões, barcos e especialmente veículos espaciais dependem destes estudos para prever o acúmulo de calor ou gelo, bem como a racionalização para reduzir perdas por atrito.
A dissipação de calor é um tema importante na dinâmica de fluidos computacional. Todos os componentes eletrônicos são suscetíveis ao acúmulo de calor e muitas vezes são fechados em pequenas caixas com fluxo de ar limitado. Através da utilização de modelos de FDC, os designers podem redirecionar componentes para um melhor fluxo de ar e resfriamento.
Imagem de um estudo de dinâmica dos fluidos feitas por computador
Imagem de um estudo de dinâmica dos fluidos feitas por computador
O estudo das condições da camada limite está relacionado às tecnologias de termofluidos. A camada-limite refere-se à camada finíssima de fluido que é estática ao longo da superfície de um sólido que se encontra no caminho de um movimento do líquido. É nesse microambiente que a corrosão, transferência de calor e os níveis de concentração de componentes são mais críticos.
Para trabalhar na área de dinâmica dos fluidos computacional geralmente requer formação em Engenharia Química ou atividades similares. Um profundo conhecimento de transferência de massa, transferência de calor, cinética e dinâmica dos fluidos é necessário. O uso de pacotes de aplicativos comerciais geralmente faz parte de treinamentos fornecidos pelas empresas de software ou ao longo do trabalho.