Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos (2016)
- Authors:
- Autor USP: FERNANDES, JEFERSON WILIAN DOSSA - EESC
- Unidade: 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:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2016
- Data da defesa: 01.03.2016
-
ABNT
FERNANDES, Jeferson Wilian Dossa. Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos. 2016. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/. Acesso em: 21 maio 2024. -
APA
Fernandes, J. W. D. (2016). Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/ -
NLM
Fernandes JWD. Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos [Internet]. 2016 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/ -
Vancouver
Fernandes JWD. Interação fluido-estrutura com escoamentos incompressíveis utilizando o método dos elementos finitos [Internet]. 2016 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-31032016-165546/ - Técnica de superposição de modelos estabilizada para análise de interação fluido-estrutura
- Fluid-structure interaction computation with multi-scale over-lapping meshes
- A stabilized mixed space–time Proper Generalized Decomposition for the Navier–Stokes equations
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