CSPM E ALGORITMO DE PRÉ-SUAVIZAÇÃO BASEADO NA VELOCIDADE COM ATRITO TRANSIENTE PARA A ANÁLISE DE ESCOAMENTOS EM CONDUTOS FORÇADOS
CSPM; dados experimentais; método das características; pré-suavização; escoamento transiente; atrito transiente.
O regime transiente é governado por um par de equações diferenciais parciais hiperbólicas (EDPs), para as quais não há solução explícita. Deste modo, é necessário utilizar métodos numéricas, dentre os quais se destaca o Método das Características (MOC). Esse é euleriano e utiliza uma malha característica para converter as EDPs governantes em equações diferenciais ordinárias (EDOs). De modo similar a outros métodos baseados em malhas, o MOC apresenta limitações, especialmente quando há problemas com superfície livre, contorno deformável e interface móvel. Nesse contexto, surgem os métodos sem malhas (meshfree), destacando-se o Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Esse é lagrangiano e permite que as EDPs governantes sejam convertidas em EDOs. Todavia, sua formulação gera erros numéricos expressivos. Para mitigá-los, vários métodos foram propostos, em que se destaca o Corrective Smoothed Particle Method (CSPM). Esse é baseado em uma expansão em série de Taylor, fornecendo aproximações corrigidas para uma função e suas derivadas. A fim de avaliar a eficiência de métodos com e sem malhas para a representação de transitórios hidráulicos, MOC e CSPM foram utilizados para simular um sistema reservatório-tubo-válvula sujeito a escoamento transiente. Nas simulações, foram incorporadas perdas por atrito transiente, utilizando-se o modelo de Vardy. Os resultados numéricos foram comparados com os dados experimentais, em que os parâmetros dos métodos e os efeitos relacionados às perdas por atrito transiente foram discutidas. Notou-se que, embora ambos os métodos tenham sido capazes de representar com precisão a amplitude da onda de pressão, erros de fase foram observados à medida que o evento transiente prosseguiu. Erros médios quadráticos (RMSE) e o coeficiente de eficiência de Nash (NSE) indicaram que o MOC gera resultados mais precisos. Verificou-se que a consideração de perdas por atrito transiente nas simulações contribuiu para a compatibilização entre os resultados numéricos e dados experimentais.