Mathematical modeling in fluid dynamics: an application of the Smoothed-particle-Hydrodynamics Method

Authors

  • Neylan Leal Dias Neylan Leal Dias Mail Affiliation Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Faculdade de Engenharia Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica Doutorado https://orcid.org/0000-0001-9659-8825
  • Simone de Almeida Delphim Leal Universidade Federal do Amapá Departamento de Ciências Exatas Colegiado de Matemática https://orcid.org/0000-0002-7346-3159
  • Analice Costacurta Brandi Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho" Faculdade de Ciências e Tecnologias Departamento de Matemática e Computação https://orcid.org/0000-0002-0696-6629
  • Messias Meneguette Jr Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho" Faculdade de Ciências e Tecnologias Departamento de Matemática e Computação Professor Livre Docente https://orcid.org/0000-0002-2486-7181
  • Jose Manoel Balthazar Full professor in Nonlinear dynamics, Caos and Control,FULL MEMBER OF ACADEMY OF SCIENCES(ACIESP), SP, Brazil. FELLOW OF CNPQ-Brazilian Council for Mechanical Engineering Research Development. UNESP-University Estadual Paulista, Rio Claro,SP, and Brazil. https://orcid.org/0000-0002-6082-4832

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.5109

Keywords:

Smoothed Particle Hydrodynamics; Dam Break; SPHysics.

Abstract

In recent years, some SPH codes have become an inherent part of the numerical arsenal of industrial research, development laboratories and academic institutions. SPH's capacity to deal with issues of varying density and different flows, stems from the fact that its nature is totally Lagrangian. The idea of the method is to follow the fluid through the moving particles, without any mesh restriction. The objective of this work is to model the dynamics of the fluid present in the phenomenon of rupture of dams through the SPH mesh-free numerical method, in addition to comparing the simulated results with labor results. The studies carried out provided subsidies for modeling the dam rupture problem using the SPHysics software (open source), with the SPH methodology, where the method proved to be efficient in the proposed modeling, which becomes evident through the comparison with the labor results , as shown in the results.

Author Biographies

Simone de Almeida Delphim Leal, Universidade Federal do Amapá Departamento de Ciências Exatas Colegiado de Matemática

Graduada em Matemática, possui mestrado e doutorado em Modelagem Computacional pelo Laboratório Nacional de Computação Científica(LNCC/RJ) e pós-doutorado no Instituto de Matemática Pura e Aplicada(IMPA). Atualmente na Universidade Federal do Amapá desenvolvendo pesquisas em otimização e métodos numéricos estabilizados aplicados a equação difusiva e em Educação Matemática voltada a formação necessária ao Mestrado Profissional em Matemática. Suas áreas de pesquisas abrangem ainda a utilização da robótica educacional e representação da OBR no estado.

Analice Costacurta Brandi, Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho" Faculdade de Ciências e Tecnologias Departamento de Matemática e Computação


Possui graduação em Licenciatura em Matemática pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2002), mestrado em Ciências da Computação e Matemática Computacional pela Universidade de São Paulo (2005) e doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade de São Paulo (2010). Pós-Doutorado na área de otimização de biorreatores pela Ecole des Mines dAlbi-Carmaux, França. Atualmente é Professora Assistente Doutora do Departamento de Matemática e Computação na FCT/Unesp, de Presidente Prudente, SP. Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Matemática Aplicada, atuando principalmente nos seguintes temas: resolução numérica de equações diferenciais parciais, simulação computacional, tomografia térmica, problemas inversos e escoamentos transicionais viscoelásticos.

Messias Meneguette Jr, Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho" Faculdade de Ciências e Tecnologias Departamento de Matemática e Computação Professor Livre Docente

Possui 1. GRADUAÇÃO em Licenciatura em Matemática, pelo Instituto de Biociência, Letras e Ciências Exatas - IBILCE (1977); 2. MESTRADO em Matemática, pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação - ICMC/USP - São Carlos (1981); 3. MESTRADO em Mathematical Modelling and Numerical Analysis - University of Oxford - OUCL / NAG (1983); 4. DOUTORADO em Numerical Analysis - University of Oxford - OUCL/NAG (1987); 5. Livre-docência em Matemática Aplicada e Computacional FCT/UNESP-PP (2016). É docente da Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", na Faculdade de Ciências e Tecnologia de Presidente Prudente - FCT / UNESP, atuando nos cursos de graduação e pós-graduação. Possui experiência na área de Matemática Aplicada, com ênfase em Análise Numérica, atuando, principalmente, em solução numérica de equações diferenciais com ênfase no método SPH.

Jose Manoel Balthazar, Full professor in Nonlinear dynamics, Caos and Control,FULL MEMBER OF ACADEMY OF SCIENCES(ACIESP), SP, Brazil. FELLOW OF CNPQ-Brazilian Council for Mechanical Engineering Research Development. UNESP-University Estadual Paulista, Rio Claro,SP, and Brazil.

Full professor in Nonlinear dynamics, Caos and Control,FULL MEMBER OF ACADEMY OF SCIENCES(ACIESP), SP, Brazil. FELLOW OF CNPQ-Brazilian Council for Mechanical Engineering Research Development.MASTER DEGREE IN AERONAUTIC ENGINEERING, Technological Institute of Aeronautics (ITA), São José dos Campos, SP, Brazil.PHD IN MECHANICAL ENGINEERING, School of Engineering, University of Sao Paulo, Sao Carlos (EEUSP-Sao Carlos), SP, Brazil.DOCTOR IN SCIENCE(DOCENCIA),UNESP-University Estadual Paulista, Rio Claro,SP, and Brazil.VISITING PROFESSOR(2012,1994-1995),Engineering Science Department,Virginia Tech.,Blacksburg,Virginia,USA..VISITING PROFESSOR:(2010),Departments of Mechanical Science and Engineering (MechSE) and Aerospace Engineering,Urbana-Champaing, USA, the University of Illinois,USA.

References

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Published

10/06/2020

How to Cite

DIAS, N. L.; LEAL, S. de A. D.; BRANDI, A. C.; MENEGUETTE JR, M.; BALTHAZAR, J. M. Mathematical modeling in fluid dynamics: an application of the Smoothed-particle-Hydrodynamics Method. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 7, p. e739975109, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i7.5109. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/5109. Acesso em: 23 dec. 2024.

Issue

Vol. 9 No. 7

Section

Engineerings

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