Solver ODE
As equações diferenciais ordinárias (ODE). equação 2.432 e equação 2.444, que controlam a translação e a rotação de 1 GDL dos limites e volumes, respectivamente, são resolvidas de forma numérica no Creo Flow Analysis. Especificamente, para calcular o movimento e deslocamento de um limite e volume para a recriação de malha, os esquemas de marcho no tempo a seguir são adotados para integrar as equações ODE: solver explícito rígido, de Euler e Runge-Kutta.
Integração de uma equação de translação de 1 GDL
Se substituirmos a equação 2.434, equação 2.435 e equação 2.436 na equação 2.432 e agruparmos os termos explícitos de força em um único termo, , teremos a equação de translação de 1 GDL do movimento reescrita da seguinte forma:
Equação 2.455
em que termo de força calculado explicitamente tem a seguinte forma:
Equação 2.456
Com as condições iniciais e de limite fornecidas, o deslocamento do corpo sólido é obtido ao integrar a equação 2.455 usando esquemas de marcha no tempo explícitos. Usando o passo de tempo , temos as formulações gerais a seguir:
Equação 2.457
Equação 2.458
em que a soma dos fatores de ponderação é igual a 1 (uma unidade):
Equação 2.459
Com a opção de fatores de ponderação, esquemas diferentes podem ser derivados. Por exemplo, os esquemas explícitos de Euler e Runge-Kutta a seguir:
Solver de Euler explícito (1ª ordem)
Com e , teremos o esquema explícito de Euler a seguir:
Equação 2.460
Equação 2.461
Solver de Runge-Kutta explícito
Os solvers de Runge-Kutta são esquemas explícitos de 2a e de 4a ordem, conforme podemos ver a seguir:
Esquema de segunda ordem
Equação 2.462
Equação 2.463
Esquema de quarta ordem
Equação 2.464
Equação 2.465
em que
Equação 2.466
Equação 2.467
Equação 2.468
Equação 2.469
Solver rígido (explícito)
Além dos esquemas padrão de Euler e Runge-Kutta, o Creo Flow Analysis desenvolveu o solver rígido para integrar a equação ODE de translação de 1 GDL. Este é o método default para movimentos dinâmicos de corpos sólidos.
Integração de uma equação de rotação de 1 GDL
Como no caso da translação, se substituirmos a equação 2.446 e equação 2.447 na equação 2.444 e agruparmos os termos explícitos de torque em um único termo, , teremos a equação de rotação de 1 GDL do movimento, equação 2.444, reescrita da seguinte forma:
Equação 2.470
em que o termo de torque calculado explicitamente tem a seguinte forma:
Equação 2.471
Com as condições iniciais e de limite fornecidas, o ângulo de rotação é obtido ao integrar a equação 2.470 usando esquemas de marcha no tempo explícitos. Usando o passo de tempo , temos as formulações gerais a seguir:
Equação 2.472
Equação 2.473
em que a soma dos fatores de ponderação é igual a 1 (uma unidade):
Equação 2.474
Com a opção de fatores de ponderação, esquemas numéricos diferentes podem ser facilmente derivados. Novamente, os esquemas explícitos de Euler e Runge-Kutta são exibidos abaixo:
Solver de Euler explícito (1ª ordem)
Com e , teremos o esquema explícito de Euler a seguir:
Equação 2.475
Equação 2.476
Solver de Runge-Kutta explícito
Os solvers de Runge-Kutta são esquemas explícitos de 2a e de 4a ordem, conforme fornecidos abaixo:
Esquema de segunda ordem
Equação 2.477
Equação 2.478
Esquema de quarta ordem
Equação 2.479
Equação 2.480
em que
Equação 2.481
Equação 2.482
Equação 2.483
Equação 2.484
Solver rígido (explícito)
Além dos esquemas padrão de Euler e Runge-Kutta, o Creo Flow Analysis desenvolveu o solver rígido para integrar a equação 2.444 ODE de rotação de 1 GDL. Este é o método default para movimentos dinâmicos de corpos sólidos.