Métodos de fronteira imersa em mecânica dos fluidos

• Processo: 07/06128-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2008
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2010
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Gustavo Carlos Buscaglia
• Beneficiário: Larissa Alves Petri
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 04/16064-9 - Mecânica dos fluídos não estacionária: aplicações em aeronáutica e em reologia, AP.TEM
• Assunto(s): Dinâmica dos fluidos computacional Método de Galerkin descontínuo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: boundary locking | Dirichlet Condition | Discontinous Galerkin | High order methods | Immersed Boundary Methods | Mecânica dos Fluidos Computacional

Resumo

Na simulação de problemas fluídicos, há dois aspectos fundamentais: a representação da geometria do domínio e a construção de uma aproximação das equações governantes que respeite as condições de contorno nas fronteiras. A técnica mais direta de representação da geometria consiste na geração de uma malha que respeite os contornos, o que implica uma alta complexidade em casos gerais. Se a malha não se ajusta à geometria ométodo é chamado de "Fronteira Imersa" (FI), e tem a vantagem óbvia de permitir a utilização de malhas cartesianas de fácil construção. Os métodos FI vem ganhando aceitação nos problemas mais atuais da mecânica dos fluidos, tais como a microfluídica, a biofluídica, e a interação do fluido com estruturas flexíveis e deformáveis, todos eles envolvendo escoamentos em geometrias complexas e dinâmicas.Porém, nos métodos FI aparecem complicações na imposição das condições de fronteira, especialmente as de Dirichlet. Elas podem ser impostas por meio de forças fictícias, ou de modificações diretas do sistema de equações. Essa última opção tem maior estabilidade numérica, mas um fenômeno de bloqueio (locking) restringe a sua flexibilidade e simplicidade.Neste projeto, propõe-se o estudo de diversos aspectos dos métodos FI. O primeiro aspecto a ser tratado é a definição da geometria a partir de dados digitais, em particular imagens. Começar-se-á com métodos de baixa ordem de fácil implementação, e o primeiro objetivo será a construção de uma ferramenta útil que combine a mecânica dos fluidos computacional com acomputação gráfica. O estudo, então, continuará com a implementação de métodos mais sofisticados. Pretende-se, em particular, comparar os métodos de forças fictícias com um novo método, baseado em uma formula\cao de Galerkin descontínuo, recentemente proposto por Lew e Buscaglia, que evita o fenômeno de locking. Esse último métodoaina não foi adaptado às equações de Navier-Stokes, tarefa que faz partedeste projeto.A dissertação proposta, portanto, capacitará a estudante em uma área de grande atualidade da mecânica dos fluidos computacional, disponibilizará ferramentas avançadas e inexistentes, e produzirá resultados originais depesquisa, contribuindo ao estado da arte dos métodos FI. (AU)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

PETRI, Larissa Alves. Métodos de fronteira imersa em mecânica dos fluidos. 2010. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/SB) São Carlos.