Modelo acoplado partícula-malha para integração entre escoamento com superfície livre e estruturas deformáveis

• Processo: 21/11429-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 20 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
• Pesquisador responsável: Fabrício Simeoni de Sousa
• Beneficiário: Rubens Augusto Amaro Junior
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07375-0 - CeMEAI - Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria, AP.CEPID
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Interação fluido-estrutura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Elementos Finitos | Escoamentos com Superfícies Livres | Estruturas deformáveis | interação fluido-estrutura | Moving Particle Semi-implicit | Dinâmica de fluidos computacional

Resumo

Em muitas aplicações da engenharia, os fenômenos de interação fluido-estrutura (fluid-structure interaction - FSI) são de grande importância devido a questões de segurança, confiabilidade, eficiência ou durabilidade. Na busca por soluções numéricas ou técnicas computacionais capazes de resolver problemas FSI, métodos com malha têm sido as abordagens mais difundidas. Todavia, a solução numérica de fenômenos com presença de superfície livre requer técnicas de detecção de fronteiras ou processos de reconstrução de malha, o que eleva consideravelmente o custo computacional e a complexidade do modelo numérico. Para superar tais dificuldades, métodos sem malha (meshless) têm sido explorados recentemente, fornecendo novas perspectivas para a modelagem de problemas FSI. Como a complexidade numérica e o número de graus de liberdade podem ser drasticamente distintos entre sólidos e fluidos, soluções numéricas independentes para os domínios fluido e sólido são bem-vindas. Assim, o objetivo do presente trabalho é o estudo e aprimoramento do acoplamento entre um método de partículas (meshless) e um método de malha (Finite Element Method - FEM), por modelos de integrais de contorno, visando maior precisão numérica, em um ambiente computacional de alto desempenho para simulações de larga escala de interação entre escoamentos com superfície livre e estruturas complexas e deformáveis.