Anderson de Lima Mendonça
Título
Solução Numérica das Equações de Euler 3D Compressíveis em Ambiente de Computação Paralela de Memória Distribuída Através de uma Formulação Estabilizada de Elementos Finitos
Resumo
Esse trabalho apresenta a solução numérica em ambiente de computação paralela das equações de Euler 3D compressíveis. Essas equações regem o escoamento de fluidos compressíveis não viscosos e apresentam grande aplicação na indústria de petróleo. O presente trabalho foi desenvolvido com ênfase nesse tipo de aplicação onde é possível simular a sobrepressão proveniente de uma explosão acidental ocorrida em plataformas de petróleo e aplicar esses resultados em estudos de análise de risco. A solução numérica foi obtida através de uma formulação estabilizada de elementos finitos do tipo SUPG acrescida de um operador de captura de choque. Foram usados diferentes operadores de captura de choque. O desenvolvimento computacional ocorreu sobre o EdgeCFD, que é um software de CFD desenvolvido e mantido pelo NACAD/UFRJ. O EdgeCFD é um software de elementos finitos construído em ambiente de computação paralela (paralelismo de memória distribuída, compartilhada e híbrida), código escrito em Fortran 90 e utiliza estrutura de dados baseada nas arestas dos elementos para armazenar as matrizes oriundas da discretização das equações. Foram utilizados problemas clássicos para avaliar a qualidade das soluções numéricas e a robustez do código.
Abstract
This work presents a numerical solution of 3D compressible Euler equations in a parallel framework. These equations, governing compressible inviscid fluid flow have application in the oil industry. This work is developed with emphasis in this application, where it is possible to simulate the overpressure arising from accidental explosions in oil platforms. The simulation results can be used in the risk analysis of the platforms. The numerical solution has been obtained through a stabilized finite element formulation (SUPG-type) plus a shock capturing operator. Different shock capturing operators have been used. The development of the computational code has been done in the in-house software EdgeCFD, which is a CFD software developed and maintained by NACAD/UFRJ. EdgeCFD is a finite element software that works in parallel environments (distributed memory, shared memory and hybrid), it was written in Fortran 90 and uses edge based scheme to store the matrix generated by discretization. Benchmarks problems are used to assess the quality of the numerical solutions and the robustness of the code.
