Fluidodinâmica computacional de interfaces complexas: aplicações ao estudo das emulsões e da micromecânica de membranas biológicas

Resumo

O principal tema de pesquisa considerado é o da modelagem computacional por elementos finitos de fenômenos complexos sobre interfaces móveis microfluídicas, com métodos Eulerianos e Lagrangianos baseados em formulações variacionais dos problemas. Entre os fenômenos físicos de interesse que pretendem ser estudados computacionalmente, estão os de capilaridade, tensão superficial, efeitos viscosos interfaciais, transporte superficial de surfactantes, forças elásticas em membranas celulares e restrições de inextensibilidade superficial. Estes estudos permitirão entender melhor o comportamento individual e coletivo de interfaces imersas no fluidos.O foco do trabalho encontra-se no aprimoramento das formulações variacionais discretas, dos espaços de elementos finitos, dos esquemas de acoplamento para considerar a interação com os fluidos internos e externos e da representação geométrica das interfaces. Os resultados e ferramentas computacionais desenvolvidas serão relevantes para o estudo de emulsões ou misturas coloidais que estão presentes em vários processos de separação na indústria, e também no estudo do comportamento micromecânico de células vivas e vesículas sintéticas formadas de fosfolipídios, de importância para as ciências biológicas e a farmacologia. A ideia é desenvolver esquemas que sejam robustos o suficiente para complementar estudos experimentais atendendo as expectativas da tecnologia já disponível. O projeto de pesquisa e as atividades propostas para desenvolve-lo, são uma continuação natural de trabalhos e de linhas de pesquisa já em andamento do pesquisador proponente e de outros esforços em colaboração com pesquisadores da instituição proposta. (AU)