Problemas de interação fluido-estrutura via método dos elementos finitos utilizando a Biblioteca FEniCS

Fernando Molon Abreu¹; Lucia Catabriga¹

¹ Universidade Federal do Espírito Santo

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-0901

Resumo

Este trabalho tem por objetivo estudar problemas de interação fluido-estrutura (FSI - Fluid-Structure Interaction) utilizando a Biblioteca de domínio público FEniCS na solução de problemas de formação e ruptura de aneurismas por fluxo sanguíneo anormal. A formulação Lagrangeana-Euleriana-Arbitrária (ALE) é uma das abordagens mais utilizadas para resolver problemas de FSI, entretanto também é reconhecidamente uma das mais onerosas. Neste trabalho vamos considerar o método de impulso acoplado para problemas de interação fluido-estrutura (CMM-FSI - Coupled momentum method for FSI). Este método define o sólido como uma membrana, sendo consideradas formulações variacionais para as equações de Navier-Stokes em um domínio rígido, modificando-o de tal forma que a deformidade da membrana é levada em consideração. Assim, não há necessidade de remalhamento o que torna o método computacionalmente mais rápido do que a abordagem ALE. Para a formulação variacional do fluido a formulação estabilizada Streamline-Upwind/Petrov Galerkin (SUPG) para a velocidade e Pressure-Stabilizing/Petrov-Galerkin (PSPG) para a pressão. Um conjunto de experimentos com geometria simplificada mostra a eficiência da abordagem considerada.

Palavras-chave: Interação fluido-estrutura; FEniCS; CMM-FSI; SUPG/PSPG