Geração de grid de partículas a partir de sólidos modelados com malha de triângulos
Davi Fernandes1; Liang-Yee Cheng2; Rodrigo Carneiro da Silva1; Eric Favero1; Kazuo Nishimoto1
1 Departamento de Engenharia Naval e Oceânica, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo; 2 Departamento de Engenharia de Construção Civil, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0449
Resumo
Devido a capacidade de simulação de fenômenos altamente não lineares superior aos métodos tradicionais com malha, os métodos baseados em partículas, como o Moving Particle Simulation (MPS), tem recebido muita atenção nos anos recentes. No entanto, apesar da relativa facilidade e simplicidade do pré-processamento dos métodos de partículas, que não requerem a geração de malhas indispensáveis nas técnicas convencionais, são altamente ferramentas eficientes e eficazes de criação de grids de partículas. Dentro deste contexto, o aproveitamento dos recursos oferecidos por software para a modelagem geométrica de sólidos, como os aplicativos CAD, para agilizar a geração de grid de partículas de sólidos com geometrias complexas se torna uma alternativa extremamente atraente. Atendendo esta demanda, neste trabalho foi desenvolvido um sistema de pré-processamento que se baseia na conversão de modelos geométricos definido por malha de triângulos em grid de partículas para simulação do MPS. A geração de grids para o MPS compreende a localização das partículas da superfície do sólido e de duas camadas de partículas dummies adjacentes à superfície. Para isso são utilizados modelos descritos por malha de triângulos segundo o formato STL (estereolitografia), que é nativo nos principais sistemas CAD 3D e amplamente usada para prototipagem rápida e arquivos de manufatura auxiliada por computador. Para identificação de pontos interiores à malha de triângulos foi implementado uma adaptação do algoritmo de Möller-Trumbore, que utiliza a técnica de Ray-casting a fim de obter o número de vezes que um raio semi-infinito com origem no ponto cruza as faces do modelo. Como resultado, estruturas de geometrias complexas em escoamentos interno, externo e com superfície livre, como é o caso da dinâmica de multi-corpos flutuantes acoplados aos efeitos de sloshing, podem ser modeladas e simuladas com facilidade usando o método de partículas. A solução proposta foi avaliada com modelos de sólidos de complexidade crescente e utilizada com sucesso p
Palavras-chave: particle methods; pre-processing techniques; mesh generation