Desenvolvimento de ferramentas computacionais alternativas para problemas avançados de interação fluido-estrutura

• Processo: 24/05554-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Rodolfo André Kuche Sanches
• Beneficiário: Rodolfo André Kuche Sanches
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Humberto Breves Coda ; Jeferson Wilian Dossa Fernandes ; Ricardo Afonso Angélico ; Rogério Carrazedo
• Assunto(s): Dinâmica dos fluidos computacional Interação fluido-estrutura Método dos elementos finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica dos Fluidos Computacional | Dinâmica não linear das estruturas | Escoamentos com Superfície Livre | interação fluido-estrutura | Método dos Elementos Finitos | Mudanças topológicas | Mecânica das estruturas computacional

Resumo

As análises numéricas ocupam um papel de destaque na solução de problemas complexos de engenharia, tais como os de interação fluido-estrutura. Embora tenham havido avanços significativos no desenvolvimento de métodos numéricos para esses problemas nas últimas décadas, diversos desafios persistem, especialmente em casos envolvendo grandes distorções do domínio do fluido e modelos constitutivos não-Newtonianos. A superação desses desafios é essencial para avançar a compreensão e a capacidade de previsão de fenômenos complexos de interação fluido-estrutura, com aplicações diretas em diversas áreas da engenharia. Este projeto visa aprimorar uma plataforma computacional desenvolvida pela equipe proponente para lidar com tais desafios, expandindo sua aplicabilidade e contribuindo para o estado da arte. A motivação principal abrange a simulação de 4 classes de problemas: estruturas com grandes rotações, problemas de IFE com mudanças topológicas por efeitos de superfície livre ou por efeitos de contato, problemas de IFE com sólidos porosos, e simulação de escoamento do concreto em estado fresco. Tais problemas são cruciais em diversas áreas da engenharia, mas enfrentam limitações práticas tanto na experimentação como na simulação computacional. Os desafios incluem o desenvolvimento de modelos numéricos eficazes para lidar com contornos móveis, mudanças topológicas e comportamento não-Newtoniano dos fluidos. Os objetivos incluem o desenvolvimento de modelos para escoamentos multifásicos, representação de condições de contorno complexas, simulação de interações fluido-estrutura com mudanças topológicas, implementação de modelos constitutivos não-Newtonianos, e estudo de técnicas de acoplamento fluido-estrutura eficientes. Além de contribuir para avanços tecnológicos, este projeto promove a formação de recursos humanos qualificados na área de mecânica computacional e engenharia. (AU)