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Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos (2016)

  • Authors:
  • USP affiliated author: FERNANDES, JEFERSON WILIAN DOSSA - EESC
  • School: EESC
  • Sigla do Departamento: SET
  • Subjects: MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; ESCOAMENTO; ANÁLISE NÃO LINEAR DE ESTRUTURAS
  • Keywords: ESCOAMENTOS INCOMPRESSÍVEIS; INTERAÇÃO FLUIDO-ESTRUTURA; DESCRIÇÃO LAGRANGEANA-EULERIANA ARBITRÁRIA; ACOPLAMENTO PARTICIONADO
  • Language: Português
  • Abstract: A interação entre fluidos e estruturas caracteriza um problema multi-físico não linear e está presente numa grande variedade de áreas da engenharia. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de ferramentas computacionais com base no Método dos Elementos Finitos (MEF) para a análise de interação fluido-estrutura (IFE) considerando escoamentos com baixas velocidades. Dada a interdisciplinaridade do tema, se faz necessário o estudo em três diferentes assuntos: a dinâmica das estruturas computacional, a dinâmica dos fluidos computacional, e o problema de acoplamento. No caso da dinâmica das estruturas empregar-se um elemento finito que seja adequado para a simulação de problemas de IFE, que claramente demandam uma análise não linear geométrica, optando-se pelo emprego de uma formulação descrita em posições, a qual evita problemas relativos à aproximação de rotações finitas. Quanto à dinâmica dos fluidos computacional, é empregado um método estável e ao mesmo tempo sensível à movimentação da estrutura, utilizando a descrição Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE). Os casos considerados neste trabalho, assim como muitos dos problemas de engenharia, ocorrem com escoamentos em baixas velocidades, implicando na incompressibilidade do fluido, o que demanda, para um método estável, a utilização de elementos que atendam à condição de Ladyzhenskaya-Babuska-Brezzi (LBB). Além disso, é necessário também o emprego de métodos que consigam neutralizar as variações espúrias decorrentes da não-linearidade de possíveis escoamentos com convecção dominante e que surgem com a aplicação do processo clássico de Galerkin. Para superar esse problema, é aplicado o método Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin (SUPG), que adiciona difusividade artificial na direção do escoamento, controlando a amplitude dos termos convectivos. No que se refere ao acoplamento fluido-casca,buscam-se modularidade e versatilidade adotando-se o modelo particionado. O modelo de acoplamento implementado garante ainda a utilização de malhas do fluido e da estrutura sem a necessidade de coincidência de nós
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 01.03.2016
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    • ABNT

      FERNANDES, Jeferson Wilian Dossa; SANCHES, Rodolfo André Kuche. Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos. 2016.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/pt-br.php >.
    • APA

      Fernandes, J. W. D., & Sanches, R. A. K. (2016). Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/pt-br.php
    • NLM

      Fernandes JWD, Sanches RAK. Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos [Internet]. 2016 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/pt-br.php
    • Vancouver

      Fernandes JWD, Sanches RAK. Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos [Internet]. 2016 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/pt-br.php


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