Estratégias de movimentação e suavização de malha para problemas fluido-estruturais acoplados

Abstract

Problemas fluido-estruturais acoplados são de grande interesse na engenharia civil. Um dos grandes desafios na análise de problemas fluido-estruturais acoplados é o fato da malha computacional que discretiza o domínio fluido, sofrer grandes deformações na região próxima a estrutura. Nesta porção da malha utiliza-se uma discretização Arbitrarian Lagrangean-Eulerian (ALE), onde a malha computacional é tratada como um campo físico. Dessa forma, faz-se necessário um tratamento adequado para que a malha computacional absorva estes movimentos, para que sejam evitadas excessivas deformações dos elementos da malha, o que pode impedir a análise do problema. Sendo assim, neste trabalho é analisado um conjunto de técnicas de movimentação e suavização de malha, onde cada elemento da malha é considerado uma estrutura deformável, sendo o módulo de elasticidade local definido em função do tamanho deste elemento, além disso, esta técnica conta com parâmetros controlados pelo usuário com o objetivo de ajustar o comportamento de deformação da malha. Adicionalmente, foi implementada uma técnica de troca de arestas que, associada à técnica de movimentação de malha, possibilita grandes deslocamentos e deformações estruturais. Foram analisados escoamentos de fluidos incompressíveis, a estrutura é considerada rígida, também foi realizado um estudo dos parâmetros citados. Por fim, foi realizado um estudo de caso sobre uma edificação localizada na cidade de Caruaru, Pernambuco, onde se aplicou a metodologia Design of Experiments (DOE) para analisar alternativas que diminuíssem o deslocamento da estrutura. Concluiu-se neste trabalho que a implementação das metodologias foi satisfatória. Permitindo maiores deformações na malha de elementos finitos antes que o procedimento de remalhamento fosse mandatório. Há, porém, a necessidade de que os algoritmos, referentes as metodologias, sejam otimizados para que se tornem mais eficientes, requerendo assim menor tempo de execução.