Enlarging time-steps for solving one and two phase flows using the particle finite element method. - Gimenez, Juan Marcelo
El desarrollo y análisis de métodos numéricos para flujos a una fase ha progresado con resultados impactantes. En el caso de los flujos a varias fases, pese a estar presentes en una mayor diversidad de situaciones, conforman un campo que aún no está totalmente comprendido y en el cual las herramientas numéricas disponibles se encuentran en etapa de desarrollo. Un problema general de las estrategias actuales para la solución de problemas de flujo incomprensible es el considerable esfuerzo computacional requerido para resolver problemas de interés industrial donde se utilizan geometrías complejas y se requiere un alto nivel de detalle. En este contexto, esta tesis presenta una metodología numérica altamente eficiente para la solución de problemas a una y dos fases denominada como Método de Partículas y Elementos Finitos (PFEM-2), la cual es una evolución de su predecesor PFEM. Es un método numérico que consiste en la discretización espacial híbrida, que utiliza partículas Lagrangianas y una malla fija Euleriana, para la solución numérica de ecuaciones de transporte escritas en una formulación basada en la derivada material, o formulación Lagrangiana. En su nueva generación se incluye una novedosa estrategia de integración explícita de la trayectoria de las partículas, la cual concede al método la posibilidad de utilizar grandes pasos de tiempo sin sacrificar demasiada precisión. Además, se presenta la implementación del método para cómputo de alto rendimiento y la extensión del mismo a flujos a dos fases atendiendo al tratamiento de discontinuidades en las interfases y la tensión superficial, todo esto sin perder la facultad de emplear grandes pasos de tiempo.