Figueiredo publica no Journal of Computational Physics
Imagem retirada do artigo mostra fluido sendo derramado. As partículas de fronteira estão em verde.
O estudo de escoamento de fluidos está na previsão do tempo, na exploração de petróleo e em projetos da aerodinâmica de carros, barcos e aviões, além de ser fundamental para a criação de efeitos especiais de computação gráfica na indústria do cinema e da animação. Em julho, a dinâmica dos fluidos computacional (CFD), área que estuda o escoamento de fluidos por meio de simulações em computadores, ganhou uma contribuição conjunta do IMPA e da Universidade de São Paulo (USP).
Em artigo publicado no Journal of Computational Physics, os pesquisadores Luiz Henrique Figueiredo, do IMPA; Afonso Paiva, do ICMC-USP; e o doutorando Marcos Sandim, do ICMC-USP; descreveram dois novos métodos para detectar as partículas que se situam na fronteira de um fluido quando ele se choca com um obstáculo.
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“Os métodos são simples, rápidos e fáceis de codificar. Eles combinam testes puramente geométricos baseados em análise intervalar com subdivisão espacial adaptativa das esferas associadas às partículas”, conta Figueiredo. O pesquisador do IMPA explica que os métodos anteriores ao estudo “Simple and reliable boundary detection for meshfree particle methods using interval analysis” exigiam cálculos complicados de interseção entre as esferas.
Na dinâmica dos fluidos computacional, equações diferenciais parciais que regem o escoamento, como as de Navier–Stokes, são discretizadas no espaço e no tempo. A discretização do espaço pode ser feita com a decomposição das regiões por malhas ou conjuntos de partículas. Foi nesta última que focaram os autores do artigo.
“A vantagem da discretização por conjuntos de partículas é que elas capturam naturalmente as alterações topológicas de fluxos de superfície livre. Como, por exemplo, quando um fluido se divide ao se chocar com um obstáculo. No entanto, os métodos com partículas precisam detectar as partículas na superfície livre para lidar com condições de contorno em paredes sólidas ou através da superfície livre”, pontua Figueiredo.
Para Afonso Paiva, mestre pelo IMPA, a publicação do artigo no Journal of Computational Physics fará com que os métodos desenvolvidos pelos autores alcancem ainda mais pessoas. “O JCP é um jornal renomado dentro da comunidade de CFD e matemática aplicada em geral. Como a comunidade de engenharia e CFD é maior do que a de computação gráfica, com certeza o impacto do nosso artigo será maior tendo em vista a quantidade de aplicações em engenharia. Além disso, vários métodos numéricos usados em animação computacional tiveram origem em métodos publicados inicialmente no JCP”, conta.
