Modelagem e simulação computacional do impacto hidrodinâmico por meio de um método de partículas

Resumo

O impacto hidrodinâmico é um tópico importante na engenharia costeira, naval e oceânica porque os esforços de elevada magnitude e cíclicos do impacto podem causar danos às estruturas costeiras ou offshore ou danificar ou comprometer a operação dos equipamentos instalados nestas estruturas. Entre os fenômenos de impacto hidrodinâmico, destaca-se o green water, que consiste no embarque de água quando a altura da onda é superior à borda-livre da estrutura. Trata-se de um problema hidrodinâmico altamente não linear que envolve estruturas de geometrias muito complexas e deformações extremamente grandes da superfície livre, por exemplo a quebra de ondas e formação de splash. Outro desafio da modelagem dos fenômenos consiste nas grandes dimensões requeridas para levar em conta as condições de mar aberto. Nas últimas décadas, os métodos baseados em de partículas e utilizando descrições lagrangeanas, tal como o Moving Particle Semi-implicit (MPS), proveram excelentes resultados para fenômenos hidrodinâmicos com superfície livre. O objeto deste projeto de pesquisa é modelar e simular os fenômenos de impacto hidrodinâmico visando auxiliar no teste e validação de um sistema de simulação baseado no método MPS em desenvolvimento no Tanque de Provas Numérico da Universidade de São Paulo, e realizar investigações básicas sobre green water e dispositivos para a mitigação do problema.