Um método numérico para a simulação tridimensional de fluidos carregados com partículas (2023)
- Authors:
- Autor USP: MÜLLER, ANDRÉ SARKIS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEF
- Subjects: MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; MÉTODOS NUMÉRICOS
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de um método numérico capaz de simular problemas tridimensionais de Interação Fluido-Partícula (IFP). Fenômenos como transporte de poluição atmosférica, dinâmica de corpos flutuantes e simulação de problemas de biomecânica envolvendo escoamento de fluidos biológicos carregados com partículas, tais como sangue, são apenas alguns exemplos aos quais se aplica a formulação proposta neste trabalho. Grande parte dos problemas de IFP são de natureza complexa com interfaces móveis e cinemática não-linear. Para que seja possível o cumprimento do objetivo supracitado, inicialmente utiliza-se uma formulação estabilizada do método dos elementos finitos (MEF) para solução de problemas de escoamento tridimensional governado pela equação de Navier- Stokes para fluidos incompressíveis. Após isso, emprega-se o Método dos Elementos Discretos para que o comportamento das partículas seja considerado neste contexto, onde os contatos entre partícula-partícula e entre partícula-superfície rígida (contorno fixo) são permitidos e equacionados. O problema de IFP é conseguido acoplando-se os dois problemas, fluido e partícula, utilizando o conceito de fronteiras imersas em conjunto com o método de Nitsche como alternativa a abordagens ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) clássicas. Na solução do sistema acoplado, utiliza-se um método explicito e particionado que é desenvolvido para a obtenção da convergência dentro de cada passo do processo de solução. Uma metodologia inovadora para a obtenção das forças hidrodinâmicas é apresentada de forma a possibilitar a simulação de contatos complexos, incluindo a possibilidade de pequenas interpenetrações entre as partículas. Para todos os casos, foram implementados os correspondentes códigos computacionais, bem comoefetuada a sua validação com resultados de referências. Por fim, alguns exemplos de IFP são apresentados para validar a consistência e a robustez do método proposto.
- Imprenta:
- Data da defesa: 05.12.2023
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ABNT
MÜLLER, André Sarkis. Um método numérico para a simulação tridimensional de fluidos carregados com partículas. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06022024-114914/pt-br.php. Acesso em: 10 fev. 2026. -
APA
Müller, A. S. (2023). Um método numérico para a simulação tridimensional de fluidos carregados com partículas (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06022024-114914/pt-br.php -
NLM
Müller AS. Um método numérico para a simulação tridimensional de fluidos carregados com partículas [Internet]. 2023 ;[citado 2026 fev. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06022024-114914/pt-br.php -
Vancouver
Müller AS. Um método numérico para a simulação tridimensional de fluidos carregados com partículas [Internet]. 2023 ;[citado 2026 fev. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-06022024-114914/pt-br.php - Um novo algoritmo para análises não-lineares utilizando o método dos elementos de contorno
- A study on using an immersed boundary technique for modeling 3D incompressible fluids with internal fluid-body interface
- A methodology for evaluating fluid-dynamic forces on immersed bodies in 3D fluid flows with nonmatching fluid-body meshes
- A coupled FEM–DEM method for the modeling of fluids laden with particles
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