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

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.