Animação computacional de escoamento de fluidos utilizando o método SPH

Abstract

Agradecimentos Primeiramente, agradeço ao Deus inefável, o nunca bastante. A minha família chamada LCAD, local onde, durante anos, longas horas dos meus dias foram investidas. Em particular, aos professores Luis Gustavo Nonato, Antonio Castelo Filho e José Alberto Cuminato, os amigos que me apresentaram o mundo da pesquisa. Agradeço aos professores Fabrício Simeoni de Souza e Marcelo Siqueira pelas valiosas dicas durante minha qualificação do mestrado. Um agradecimento especial aos meus amigos João Paulo Gois e Valdecir Polizelli Junior, pessoas de competência e habilidadeímpar. Eles me ensinaram muito durante agradáveis noites de trabalho nas vésperas do SIBGRAPI. Aos meus amigos, pelo forte apoio, em especial Guilherme Ulliana e Caio Carélo que acompanharam de perto o fim de uma fase em minha vida trazendo sempre alegria em suas palavras. Agradeçoà FAPESP pelo apoio financeiro. Finalmente, agradeçoà minha esposa, Karina, que, com carinho e paciência, tem acompanhado minha caminhada pela vida acadêmica. ResumoDesde a década de 70, há um crescente interesse em simulações em computador de fenômenos físicos visto sua diversidade de aplicações. Dentre esses fenômenos, podem ser destacados a interação entre corpos rígidos, elásticos, plásticos, quebráveis e também fluidos. Neste trabalho realizamos a simulação de um desses fenômenos, o escoamento de fluidos, por um método conhecido como Smoothed Particles Hydrodynamics, uma abordagem lagrangeana baseada em partículas para resolução das equações que modelam o movimento do fluido. Várias são as vantagens de métodos lagrangeanos usando partículas sobre os que usam malhas, por exemplo, as propriedades do material transladam com as partículas como função do tempo, além da capacidade de lidar com grandes deformações. Dentre as desvantagem, destacamos uma deficiência relacionada ao ganho de energia total do sistema e estabilidade das partículas. Para lidar com isso, utilizamos uma abordagem baseada na lei da conservação da energia: em um sistema isolado a energia total se mantém constante e ela não pode ser criada ou destruida. Dessa forma, alterando o integrador temporal nós restringimos o aumento arbitrário de energia, tornando a simulação mais toleranteàs condições iniciais. AbstractSince the late 70's, there is a growing interest in physically-based simulations due to its increasing range of application. Among these simulations, we may highlight interaction between rigid, elastic, plastic and breakable bodies and also fluids. In this work, one of these phenomena, fluid flow, is simulated using a technique known as Smoothed Particle Hydrodynamics, a meshless lagrangean method that solves the equations of the flow behavior of fluids. There are several advantages of meshless methods over mesh-based methods, for instance, the material properties are translated along with particles as a function of time and the ability to handle arbitrary deformations. Among the disadvantages, we may highlight a problem related to the gain of energy by the system and stability issues. In or...

Numerical simulations of adhesive spreading during bonding-induced squeeze

“…In the category of fluid behaviour, the SPH is used to simulate incompressible [93] and compressible fluids [94] , besides that the method offers the capability of calculating multi-fluid interactions [95,96] or fluid-structure interaction [97] . Another highly interesting application for this methodology in the computational graphics field is the possibility to predict the fluid's movement and final form [98,99] .…”