Simulación de sólidos y fluidos para procesos industriales
Mecánica de fluidos
Investigador principal
Ramon Codina
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Visión general
Investigación
Miembros
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Publicaciones
El grupo de Mecánica de fluidos de CIMNE desarrolla modelos computacionales avanzados para flujos turbulentos, compresibles y multifísicos (FSI, MHD, biofluidos). Su trabajo en métodos de elementos finitos, mallado adaptativo y modelado de orden reducido permite simulaciones de alta fidelidad para aplicaciones aeroespaciales, energéticas y biomédicas.
El grupo de investigación en Mecánica de fluidos del CIMNE se dedica a avanzar en el modelado computacional y las técnicas de simulación numérica para problemas complejos de dinámica de fluidos en ingeniería y ciencias aplicadas.
El grupo desarrolla modelos matemáticos de alta precisión y métodos numéricos innovadores para abordar una amplia gama de desafíos, desde flujos compresibles de alta velocidad, turbulencia y dinámica de aguas poco profundas hasta aeroacústica, fluidos viscoelásticos y mecánica de biofluidos.
Su experiencia se extiende al acoplamiento multifísico, incluida la interacción fluido-estructura (FSI), la magnetohidrodinámica (MHD) y los flujos térmicos, lo que permite soluciones para aplicaciones industriales y científicas de vanguardia.
Pionero en estrategias computacionales avanzadas, el grupo se especializa en métodos de elementos finitos estabilizados, refinamiento de malla adaptativa, técnicas de malla integradas y modelado de orden reducido (ROM) para mejorar la eficiencia y precisión de la simulación.
Su trabajo apoya aplicaciones críticas como el diseño aeroespacial, la hidráulica ambiental, los flujos biomédicos y los sistemas de energía, combinando el rigor teórico con soluciones prácticas de ingeniería.
El grupo utiliza algoritmos de computación de alto rendimiento (HPC) y optimización para unir la investigación fundamental con los desafíos de la dinámica de fluidos del mundo real, impulsando la innovación tanto en la academia como en la industria.
Areas de investigación
FEM estabilizado para problemas de fluidos
Métodos de elementos finitos estabilizados para problemas que involucran ondas, flujos viscoelásticos, flujos compresibles, flujos de aguas poco profundas, magnetohidrodinámica y aproximación de valores propios, dinámica de sólidos de deformación finita y elementos estructurales. (IP: R. Codina).
Esquemas eficientes de integración temporal
Incluyendo esquemas de pasos fraccionarios algebraicos para flujos incompresibles, esquemas de integración de tiempo adaptativos y mejora de la precisión utilizando redes neuronales artificiales (IP: R. Codina).
Modelos de orden reducido (ROM) en mecánica de fluidos
Desarrollo de modelos de orden reducido basados en POD y adaptividad/redes neuronales artificiales, con especial énfasis en cuestiones de estabilización. (IP: R. Codina y S. Idelsohn).
Analogías acústicas en flujos incompresibles
Simulación numérica directa de sonido, aeroacústica en dominios dependientes del tiempo. Con aplicaciones a la simulación de sonido generado por ferrocarriles. (IP: R. Codina y J. Baiges).
Optimización topológica en la interacción fluido-estructura
Esta línea de investigación se centra en el uso de metodologías h-adaptativas, computación de alto rendimiento y paralelización a gran escala. Aplicación a materiales metálicos, plásticos y hormigón. (IP: R. Codina).
Simulación numérica de procesos de fabricación aditiva
Desarrollo de modelos de orden reducido basados en POD y adaptividad/redes neuronales artificiales, con especial énfasis en cuestiones de estabilización. (IP: R. Codina y S. Idelsohn).
Diseño mejorado para procesos de fundición industrial
Entorno de diseño mejorado para procesos de fundición industrial en plataformas informáticas paralelas (Decast), que proporciona una simulación avanzada de los procesos de llenado de moldes para determinar la posición del metal fundido, predecir regiones conflictivas y calcular los tiempos de llenado, teniendo en cuenta los efectos térmicos. La tecnología Decast realiza un seguimiento de las superficies libres a través de técnicas de ajuste de niveles, proporciona aproximaciones de elementos finitos estabilizados de las ecuaciones de Navier-Stokes y permite el acoplamiento iterativo de bloques con la temperatura.
Mejoras innovadoras de la espuma residual procedente de procesos de fundición
Modelización matemática y numérica para la fundición de espuma perdida. Esto proporciona un método de conjunto de niveles para el seguimiento de la interfaz, el acoplamiento térmico de descomposición de dominio, el método ALE de malla fija para hacer frente a la deformación del dominio y los métodos de elementos finitos estabilizados (FEM), incluidas las ecuaciones de flujo, la ecuación de calor y el transporte de conjuntos de niveles.
Proyectos destacados
FEMUSS
FEMUSS is an advanced computational platform that uses sub-grid scale stabilized finite element methods to deliver high-fidelity, multiscale simulations for complex engineering problems. It allows for precise analysis and optimization across fluid flow, heat transfer,...
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Proyectos finalizados
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