Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura

Mostrar todas las versiones(2)

En las últimas décadas ha habido un considerable crecimiento en el ámbito de la investigación dedicado al estudio de flujos en dominios deformables y su interacción con estructuras sólidas. Este tipo de problemas suele denominarse como problemas de Interacción Fluido-Estructura (FSI). En el contexto...

Descripción completa

Guardado en:

Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Biocca, Nicolás
Otros Autores:	Urquiza, Santiago A.
Formato:	Tesis draft Tesis doctoral
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina 2022
Materias:	Flujos en dominios deformables Aplicaciones biomédicas Interacción Fluido-Estructura (FSI) Métodos de optimización y movimiento de mallas Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE) Válvulas cardíacas
Acceso en línea:	http://rinfi.fi.mdp.edu.ar/xmlui/handle/123456789/577
Aporte de:	RINFI - Facultad de Ingeniería (UNMdP) de Universidad Nacional de Mar del Plata (UNMdP)

id	I29-R182-123456789-577
record_format	dspace
spelling	I29-R182-123456789-5772023-06-08T14:19:35Z Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura Biocca, Nicolás Urquiza, Santiago A. Lombera, Guillermo A. Flujos en dominios deformables Aplicaciones biomédicas Interacción Fluido-Estructura (FSI) Métodos de optimización y movimiento de mallas Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE) Válvulas cardíacas En las últimas décadas ha habido un considerable crecimiento en el ámbito de la investigación dedicado al estudio de flujos en dominios deformables y su interacción con estructuras sólidas. Este tipo de problemas suele denominarse como problemas de Interacción Fluido-Estructura (FSI). En el contexto de la hemodinámica, esta clase de problemas surge naturalmente de la interacción del flujo sanguíneo con distintos componentes del sistema cardiovascular, tales como paredes arteriales, la pared cardíaca, válvulas cardíacas, entre otros. En este sentido, los desafíos impuestos por la naturaleza de estos problemas han sido abordados tradicionalmente por dos estrategias bien establecidas. Estas estrategias comprenden los métodos de seguimiento de interfase y los de captura de interfase. Los métodos de captura de interfase son convenientes en la resolución de problemas con flujos complejos con salpicaduras y olas rompientes mientras que los métodos de seguimiento de interfase son más adecuados para la resolución de problemas FSI donde sea necesario resolver con precisión la interfase para un correcto acoplamiento de los subsistemas. Un caso particular que desafía estos métodos lo podemos en encontrar en el problema FSI de válvulas cardíacas y su interacción con el torrente sanguíneo. Al tratarse de membranas delgadas muy flexibles y con densidades similares a las del flujo sanguíneo, la dinámica se vuelve muy sensible a las fuerzas viscosas efectuadas por el flujo, y en el peor de los casos pueden plegarse sobre sí mismas y evolucionar en patrones complejos. En este caso, las capas límites deben ser correctamente representadas para capturar correctamente los esfuerzos viscosos. Además, esta interacción se da en el contexto de cuerpos sujetos a grandes deformaciones y desplazamientos, incluso movimientos cíclicos, volviéndose relevante resolver esta clase de aplicaciones adecuadamente. En este contexto, hay una necesidad imperiosa de contar con discretizaciones y técnicas de movimiento de mallas adecuadas, las cuales deben ser capaces de capturar fenómenos de alta deformación y capas límite en un marco de referencia altamente dinámico. El objetivo de esta tesis es el desarrollo de métodos de optimización y movimiento de mallas como parte de la resolución de problemas FSI en el contexto de grandes deformaciones y desplazamientos dentro de un marco referencial Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE). En esta tesis se presenta un método original para resolver el problema de movimiento de mallas inspirado en la capacidad de adaptación de los tejidos biológicos. En una primera instancia se presenta la metodología introducida, se valida en una serie de casos sencillos como prueba de su potencial capacidad de optimización para luego resolver pruebas numéricas ampliamente utilizadas en la literatura. En una segunda instancia, se resuelven problemas de movimientos cíclicos, haciendo foco en la acumulación de error que suelen presentar las técnicas tradicionales y cómo el método introducido en esta tesis se comporta frente a este tipo de movimientos. Además, se presentan problemas de movimiento de mallas que cuentan con las principales desafíos del problema FSI de válvulas cardíacas. Fil: Biocca, Nicolás. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina 2022-03-03 Thesis info:eu-repo/semantics/draft info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/doctoralThesis application/pdf http://rinfi.fi.mdp.edu.ar/xmlui/handle/123456789/577 spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
institution	Universidad Nacional de Mar del Plata (UNMdP)
institution_str	I-29
repository_str	R-182
collection	RINFI - Facultad de Ingeniería (UNMdP)
language	Español
topic	Flujos en dominios deformables Aplicaciones biomédicas Interacción Fluido-Estructura (FSI) Métodos de optimización y movimiento de mallas Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE) Válvulas cardíacas
spellingShingle	Flujos en dominios deformables Aplicaciones biomédicas Interacción Fluido-Estructura (FSI) Métodos de optimización y movimiento de mallas Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE) Válvulas cardíacas Biocca, Nicolás Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
topic_facet	Flujos en dominios deformables Aplicaciones biomédicas Interacción Fluido-Estructura (FSI) Métodos de optimización y movimiento de mallas Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE) Válvulas cardíacas
description	En las últimas décadas ha habido un considerable crecimiento en el ámbito de la investigación dedicado al estudio de flujos en dominios deformables y su interacción con estructuras sólidas. Este tipo de problemas suele denominarse como problemas de Interacción Fluido-Estructura (FSI). En el contexto de la hemodinámica, esta clase de problemas surge naturalmente de la interacción del flujo sanguíneo con distintos componentes del sistema cardiovascular, tales como paredes arteriales, la pared cardíaca, válvulas cardíacas, entre otros. En este sentido, los desafíos impuestos por la naturaleza de estos problemas han sido abordados tradicionalmente por dos estrategias bien establecidas. Estas estrategias comprenden los métodos de seguimiento de interfase y los de captura de interfase. Los métodos de captura de interfase son convenientes en la resolución de problemas con flujos complejos con salpicaduras y olas rompientes mientras que los métodos de seguimiento de interfase son más adecuados para la resolución de problemas FSI donde sea necesario resolver con precisión la interfase para un correcto acoplamiento de los subsistemas. Un caso particular que desafía estos métodos lo podemos en encontrar en el problema FSI de válvulas cardíacas y su interacción con el torrente sanguíneo. Al tratarse de membranas delgadas muy flexibles y con densidades similares a las del flujo sanguíneo, la dinámica se vuelve muy sensible a las fuerzas viscosas efectuadas por el flujo, y en el peor de los casos pueden plegarse sobre sí mismas y evolucionar en patrones complejos. En este caso, las capas límites deben ser correctamente representadas para capturar correctamente los esfuerzos viscosos. Además, esta interacción se da en el contexto de cuerpos sujetos a grandes deformaciones y desplazamientos, incluso movimientos cíclicos, volviéndose relevante resolver esta clase de aplicaciones adecuadamente. En este contexto, hay una necesidad imperiosa de contar con discretizaciones y técnicas de movimiento de mallas adecuadas, las cuales deben ser capaces de capturar fenómenos de alta deformación y capas límite en un marco de referencia altamente dinámico. El objetivo de esta tesis es el desarrollo de métodos de optimización y movimiento de mallas como parte de la resolución de problemas FSI en el contexto de grandes deformaciones y desplazamientos dentro de un marco referencial Arbritrariamente Lagrangiano-Euleriano (ALE). En esta tesis se presenta un método original para resolver el problema de movimiento de mallas inspirado en la capacidad de adaptación de los tejidos biológicos. En una primera instancia se presenta la metodología introducida, se valida en una serie de casos sencillos como prueba de su potencial capacidad de optimización para luego resolver pruebas numéricas ampliamente utilizadas en la literatura. En una segunda instancia, se resuelven problemas de movimientos cíclicos, haciendo foco en la acumulación de error que suelen presentar las técnicas tradicionales y cómo el método introducido en esta tesis se comporta frente a este tipo de movimientos. Además, se presentan problemas de movimiento de mallas que cuentan con las principales desafíos del problema FSI de válvulas cardíacas.
author2	Urquiza, Santiago A.
author_facet	Urquiza, Santiago A. Biocca, Nicolás
format	Thesis draft Tesis doctoral Tesis doctoral
author	Biocca, Nicolás
author_sort	Biocca, Nicolás
title	Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
title_short	Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
title_full	Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
title_fullStr	Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
title_full_unstemmed	Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
title_sort	una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura
publisher	Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
publishDate	2022
url	http://rinfi.fi.mdp.edu.ar/xmlui/handle/123456789/577
work_keys_str_mv	AT bioccanicolas unametodologiabiologicamenteinspiradaparalaoptimizaciondemallasenproblemasdeinteraccionfluidoestructura
_version_	1768720864075841536

Una metodología biológicamente inspirada para la optimización de mallas en problemas de interacción fluido-estructura

Ejemplares similares