| Abstract |
La simulación de problemas de multi-física hace comúnmente uso de una combinación de técnicas numéricas heterogéneas y disjuntas que dificulta su acoplamiento por parte del usuario, y cuyos fundamentos matemáticos son oscuros. Un ejemplo de esta situación es la modelización numérica de los procesos físicos que tienen lugar en un reactor de fusión nuclear. Este problema, que puede ser modelado mediante un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, es extremadamente complejo. Involucra (esencialmente) mecánica de fluidos, física del plasma, electromagnetismo, radiación térmica y neutrónica. Las técnicas más comunes para cada uno de estos problemas por separado son muy diferentes y su acoplamiento difícil e ineficiente. Nuestro principal objetivo en este proyecto es avanzar en un marco numérico unificado basado en técnicas de elementos finitos estabilizados, diseñados mediante una descomposición multi-escala del problema.
Dado que los problemas a resolver son numerosos, este proyecto se focaliza en contribuir de forma esencial en la aproximación numérica de interacción estructura-metal líquido, que es de vital importancia en el diseño de los "test blanket modules" (TBMs) que recubren el plasma. Estos elementos están en fase conceptual y herramientas numéricas que permitan optimizar su forma son de gran y creciente interés. Este problema es muy complicado porque la estructura debe ser suficientemente resistente para soportar las cargas pero lo suficientemente ligera como para no afectar el campo magnético que confina el plasma.
Por una parte, se busca desarrollar técnicas numéricas para la simulación de metales bajo campos magnéticos (problema sólido), aproximar las ecuaciones que rigen la magnetohidrodinámica (problema fluido) y posteriormente investigar técnicas numéricas para acoplar ambos problemas.Además, se pretende analizar matemáticamente esos métodos, una implementación eficiente en plataformas en paralelo, la interpretación de resultados y la elaboración de conclusiones, desde un punto de vista ingenieril y físico. Un producto resultante de este trabajo será un módulo de software numérico para interacción estructura-metal líquido con inestimable valor en el proceso de diseño de tecnología de fusión, cuyo desarrollo es básico para tener en un futuro una nueva fuente de energía viable, sostenible y segura. |
