Modelación de la Interacción Fluido-Estructura Usando Sólidos Embebidos con el Método de Elementos Finitos

Abstract

La técnica de sólidos embebidos en mallas fijas de elementos finitos ofrece una solución alternativa para el estudio de la interacción fluido-estructura. En este trabajo se utiliza una descripción Lagrangeana clásica para el estudio de sólidos deformables bajo la acción de cargas hidrodinámicas que se calculan a partir de la solución de la fluido dinámica en un dominio con descripción Eulereana. El cuerpo se mueve sobre la malla fija de acuerdo con la solución de mecánica del sólido y su contorno es tratado como una frontera interna para el fluido en la cual se transfiere la velocidad del cuerpo. Para ese fin se usa una técnica de penalización. Las fuerzas hidrodinámicas se calculan sobre el contorno del sólido en base a las variables primitivas del problema de fluidos. La formulación resultante es aplicada en el análisis de problemas clásicos de interacción fluido estructura flexible. Sus resultados son satisfactoriamente comparables a los obtenidos con técnicas donde la malla se modifica siguiendo al cuerpo.