Método Lattice-Boltzmann aplicado a escoamentos externos

In the context which processing power grows consistently, the search for more efficient numerical methods, able to take advantage of such resources and that leads to more competitive engineering solutions persists. In this sense, the present work explores, in the scope of Computational Fluid Dynamics, the Lattice Boltzmann Method (LBM), currently seen as a promising tool for the analysis of incompressible flows given its ease of implementation and possibility of extensive use of parallelized computing. Firstly, a literature review of pioneer and recent works regarding the solution of flow around a square cylinder through LBM was carried out aiming to better understand the level of agreement with well stablished methods in the academia and industry. Then, the C++ developed algorithm was benchmarked with a lid driven cavity flow, obtaining a satisfactory agreement. Finally, parameters such as pressure coefficient, drag coefficient and the Strouhal number obtained by the simulation of a square cylinder in free flow were compared to published results obtained through finite element method and also via LBM, calculated using the open source software openLB.Pesquisa sem auxílio de agências de fomentoTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Em um contexto no qual o poder de processamento cresce de maneira consistente, persiste a busca por métodos numéricos mais eficientes capazes de melhor aproveitar tais recursos e que levem a soluções de engenhaira mais competitivas. Nessa conjuntura, o presente trabalho explora, dentro da Dinâmica dos Fluidos Computacional, o método Lattice-Boltzmann (LBM), visto como uma ferramenta promissora para análise de escoamentos incompressíveis devido a sua simplicidade de implementação e possibilidade extensiva de uso da computação paralelizada. Inicialmente, uma revisão bibliográfica de trabalhos pioneiros e recentes a respeito da solução de escoamentos ao redor de cilindros retangulares via LBM foi realizada, visando melhor compreender o nível de concordância dos resultados com métodos já bem estabelecidos no meio acadêmico e na indústria. Em seguida, o código implementado na linguagem C++ foi testado para o caso padrão de escoamento dentro de uma cavidade, obtendo concordância satisfatória. Finalmente, parâmetros como coeficiente de pressão, coeficiente de arrasto e número de Strouhal obtidos após simulação de um cilindro retangular exposto ao escoamento livre são comparados com resultados publicados obtidos via método de elementos finitos e com gerados via LBM pelo openLB, um software de código livre