UM MODELO DE CONTATO SÓLIDO-SÓLIDO PARA O MÉTODO DE PARTÍCULAS MOVING PARTICLE SIMULATION

Abstract

Problemas de interação fluído-estrutura com presença de superfície livre e sólidos livres para deslocar são fenômenos hidrodinâmicos altamente não lineares e de elevada complexidade, que trazem grandes desafios para a modelagem e simulação computacional. Nos casos de contato ou colisão entre sólidos, normalmente é necessário realizar algum tratamento específico para impedir a penetração entre corpos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é contribuir para o desenvolvimento de uma técnica de simulação dos fenômenos hidráulicos e costeiros que envolvem a interação entre fluídos e sólidos apresentando um modelo de contato sólido-sólido para o método Moving Particle Simulation (MPS). O MPS é um método baseado na discretização do domínio em partículas, sem utilização de malha, e capaz de modelar geometrias complexas com grandes deslocamentos e deformação, incluindo superfícies livres com fragmentação e junção de fluídos e presença de multicorpos. O modelo de contato sólido-sólido proposto visa estender as funcionalidades do MPS, simplificando forças interfaciais por meio de um sistema massa-mola-amortecedor, de forma a reproduzir as propriedades macroscópicas da interação entre multicorpos. Comparações entre resultados numéricos e analíticos são realizados para calibração de constantes do modelo. O modelo é aplicado para um caso de carregamento de sólido livre em escoamento com superfície livre, e comparado com resultados numéricos e experimentais.