Banca de DEFESA: Joaquim Araújo Costa Neto

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : Joaquim Araújo Costa Neto
DATA : 05/02/2026
HORA: 08:30
LOCAL: Remoto (Online)
TÍTULO:

FSIT: Um Toolkit para Interação Fluido–Sólido Baseado no Acoplamento LBM–DEM–IMB.

PALAVRAS-CHAVES:

Método lattice Boltzmann; Método dos Elementos Discretos; Método das Fronteiras Móveis; Fluxo em Meios Porosos.

PÁGINAS: 129
RESUMO:

Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento e a validação do FSIT (Fluid–Solid Interaction Toolkit), um arcabouço computacional projetado para simulações bidimensionais de problemas de interação fluido–sólido. O FSIT foi implementado em linguagem C++ e combina o Método Lattice Boltzmann (LBM) para a simulação do escoamento do fluido, o Método dos Elementos Discretos (DEM) para a mecânica dos sólidos e o acoplamento hidrodinâmico por meio da técnica de Fronteira Móvel Imersa (Immersed Moving Boundary – IMB). O framework oferece suporte aos operadores de colisão BGK e MRT, permitindo simulações em uma ampla faixa de regimes de escoamento, com maior estabilidade numérica e acurácia. A fase fluida é modelada por meio do LBM utilizando uma malha do tipo D2Q9, enquanto as partículas sólidas são representadas pelo DEM com leis de contato elástico lineares e integração temporal do movimento das partículas realizada pelo método Leapfrog. O acoplamento hidrodinâmico entre as fases fluida e sólida é obtido por meio da formulação IMB, possibilitando uma troca de momento consistente, bem como o cálculo das forças e torques hidrodinâmicos atuantes sobre os elementos discretos. As capacidades do FSIT são validadas por meio de uma série de casos clássicos de referência, incluindo o fluxo de Poiseuille, o escoamento em cavidade com tampa móvel (lid-driven cavity flow), o decaimento do vórtice de Taylor–Green, o escoamento ao redor de partículas circulares e reais, o escoamento em meios porosos formados por empacotamentos de elementos discretos e a sedimentação de partículas governada pela Lei de Stokes. Os resultados numéricos apresentam forte concordância com soluções analíticas, observações experimentais e correlações empíricas reportadas na literatura. As simulações em meios porosos demonstram a capacidade do FSIT em capturar caminhos preferenciais de escoamento e calcular com precisão valores de permeabilidade, os quais apresentam boa concordância com as equações clássicas de Kozeny–Carman e Ergun. As simulações envolvendo geometrias realistas de partículas reforçam ainda mais a robustez do framework na modelagem de cenários complexos de interação fluido–sólido. De forma geral, o FSIT mostra-se uma ferramenta confiável e versátil para a investigação de fenômenos de interação fluido–sólido em mesoescala, com elevado potencial de aplicação em problemas geotécnicos e de engenharia, incluindo análises em escala de laboratório e estudos orientados a processos.

MEMBROS DA BANCA:
Interno - 2161425 - JUAN FELIX RODRIGUEZ REBOLLEDO
Interno - 1549489 - MANOEL PORFIRIO CORDAO NETO
Presidente - 404227 - MARCIO MUNIZ DE FARIAS
Externo à Instituição - MAURICIO MARTINES SALES - UFG
Externo à Instituição - ROBINSON ANDRÉS GIRALDO ZULUAGA - UFG