Computational Fluid Dynamics: Fractional Step Method and its applications in internal and external flows

Aprofundir en la simulació de les equacions fonamentals de la dinàmica de fluids i transferència de calor i massa, així com la seva aplicació en algun cas d’interès per l’estudiant en el camp de l’enginyeria industrial i/o aeronàutica. Primerament es proposen a l’estudiant uns casos bàsics d’integració de les equacions bàsiques de conservació de la massa, momentum i energia que li serviran per consolidar els seus coneixements en aquesta important temàtica (formulació matemàtica, tècniques computacionals, tècniques de programació, etc.). D’aquesta forma, l’estudiant crearà els seus propis codis de simulació. Tindrà suport tant per estructurar els programes com per la seva verificació. Es recomana el llenguatge de programació C o C++. En base al treball de simulació desenvolupat, una segona part del TFG estarà dirigida a aplicacions específiques en el camp de l’optimització de sistemes i equips termo-fluídics i aeronàutics per tal d’aconseguir la seva optimització, i.e. màxima eficiència energètica amb el mínim cost i impacte ambiental. Aquí l’estudiant podrà proposar, d’acord amb els professors, aquelles situacions que consideri més adients als seus interessos. Com a possibles casos d’aplicació citarem: Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to aerodynamics of airfoils shaped bodies.Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to heating, ventilating, air conditioning and refrigeration (HVAC & R). Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to combustion processes for aeronautic and aerospace applications. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to turbomachinery. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to solar thermal collectors for low and middle temperatures. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to thermal energy storage in industrial applications. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to analysis of the power block in thermoelectric plants. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to compact heat exchangers using micro-channels and fin-and-tube systems.Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to bioengineering applications. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to refrigeration of electric and electronic components. Study for the computational resolution of conservation equations of mass, momentum and energy. Application to solid-fluid interaction. El títol final del TFG dependrà de l’aplicació final escollida. El llistat anterior és representatiu de com podria quedar el títol final.The aim of this project is to solve problems mainly related to Fluid Dynamics through the ’Fractional Step Method’. This method is based on the Helmholtz-Hodge theorem, which is explained in this thesis, and it is only useful when the flow is incompresible. However, before start talking about this method and its applications, a pure diffusion and a convection-diffusion cases are solved in order to check the validity of the codes used. These codes are developed in C++ language, although the data obtained is treated with MatLab