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

Processo: 14/19249-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de dezembro de 2014 - 30 de novembro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
Pesquisador responsável:Roberto Federico Ausas
Beneficiário:Roberto Federico Ausas
Instituição-sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Pesq. associados:Gustavo Carlos Buscaglia
Assunto(s):Dinâmica dos fluidos computacional  Dinâmica dos fluidos  Fluidos complexos  Efeito Marangoni  Método dos elementos finitos  Tensão superficial 

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)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
AUSAS, ROBERTO; BUSCAGLIA, GUSTAVO; RUAS, VITORIANO. Finite element method for incompressible viscous flow with immersed pressure jumps with applications to actuator disks and microfluidics. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 41, n. 11 NOV 2019. Citações Web of Science: 0.
CHECO, HUGO M.; JARAMILLO, ALFREDO; AUSAS, ROBERTO F.; BUSCAGLIA, GUSTAVO C. The lubrication approximation of the friction force for the simulation of measured surfaces. TRIBOLOGY INTERNATIONAL, v. 97, p. 390-399, MAY 2016. Citações Web of Science: 9.
RODRIGUES, DIEGO S.; AUSAS, ROBERTO F.; MUT, FERNANDO; BUSCAGLIA, GUSTAVO C. A semi-implicit finite element method for viscous lipid membranes. Journal of Computational Physics, v. 298, p. 565-584, OCT 1 2015. Citações Web of Science: 9.

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