| Resumo: |
O projeto representa um esforço de investigação de índole fundamental, implicando a introdução de conceitos e técnicas matemáticas muito recentes na simulação de escoamentos de fluidos, mas com importantes implicações potenciais no panorama português. A Indústria de Moldes para plásticos é de extrema relevância em Portugal, sendo um dos maiores fabricantes de moldes mundial, exportando 85% da sua produção (em 2013, as exportações atingiram um valor de cerca de 543 milhões de euros, sendo a produção total de cerca de 639 milhões de euros [Cef2013]. A moldagem por injecção é um processo de fabricação de peças de plástico, cuja forma final desejada é obtida após o arrefecimento do materiais complexos, como termo-plásticos e polímeros fundidos. A aplicação de simulação computacional a projectos de fabricação de peças plásticas é ainda um enorme desafio, decorrente tanto da inerente complexidade da descrição física de tais processos, como também do elevado número de variáveis e parâmetros envolvidos nesses processos. Por um lado, a complexidade do comportamento térmico e reológico observados durante a deslocação da frente de enchimento, em que ocorre o transporte de dois materiais com propriedades físicas diferentes, as alterações configuracionais que ocorrem no processo pós-enchimento, a complexa cinética das reacções e a ocorrência de instabilidades viscoelásticas, apresentam um grande desafio computacional.
Por outro lado, o desenho e optimização dos moldes depende de um número tão grande de variáveis e dimensões que o recurso a simulações directas (ou estudos paramétricos intensivos) seria muito limitado.
Uma recente alternativa às abordagens de computação directa é a utilização de representações de decomposição separada, como a Decomposição Generalizada Adequada (Proper Generalized Decomposition - PGD [Chi2013]), uma poderosa técnica de redução a priori, na qual a complexidade da solução cresce linearmente com o número de dimensões espaciais dos modelos físicos  |
Resumo
O projeto representa um esforço de investigação de índole fundamental, implicando a introdução de conceitos e técnicas matemáticas muito recentes na simulação de escoamentos de fluidos, mas com importantes implicações potenciais no panorama português. A Indústria de Moldes para plásticos é de extrema relevância em Portugal, sendo um dos maiores fabricantes de moldes mundial, exportando 85% da sua produção (em 2013, as exportações atingiram um valor de cerca de 543 milhões de euros, sendo a produção total de cerca de 639 milhões de euros [Cef2013]. A moldagem por injecção é um processo de fabricação de peças de plástico, cuja forma final desejada é obtida após o arrefecimento do materiais complexos, como termo-plásticos e polímeros fundidos. A aplicação de simulação computacional a projectos de fabricação de peças plásticas é ainda um enorme desafio, decorrente tanto da inerente complexidade da descrição física de tais processos, como também do elevado número de variáveis e parâmetros envolvidos nesses processos. Por um lado, a complexidade do comportamento térmico e reológico observados durante a deslocação da frente de enchimento, em que ocorre o transporte de dois materiais com propriedades físicas diferentes, as alterações configuracionais que ocorrem no processo pós-enchimento, a complexa cinética das reacções e a ocorrência de instabilidades viscoelásticas, apresentam um grande desafio computacional.
Por outro lado, o desenho e optimização dos moldes depende de um número tão grande de variáveis e dimensões que o recurso a simulações directas (ou estudos paramétricos intensivos) seria muito limitado.
Uma recente alternativa às abordagens de computação directa é a utilização de representações de decomposição separada, como a Decomposição Generalizada Adequada (Proper Generalized Decomposition - PGD [Chi2013]), uma poderosa técnica de redução a priori, na qual a complexidade da solução cresce linearmente com o número de dimensões espaciais dos modelos físicos, em vez do característico aumento exponencial da complexidade inerente a outras estratégias que não usam decomposição. Outra característica interessante desta técnica de redução dimensional, é a sua possível aplicabilidade em problemas de optimização e de simulações em tempo real, através da simples separação dimensional das dimensões já existentes, ou mesmo de grandezas paramétricas, em coordenadas adicionais.
O objectivo final deste projecto de investigação é desenvolver metodologias numéricas estáveis, precisas e paralelizáveis para a previsão do escoamento de fluidos reologicamente complexos, a uma ou duas fases, utilizando a técnica PGD. Com esse objectivo em vista, propomos usar e modificar um código viscoelástico baseado no método dos volumes finitos, desenvolvido por alguns dos elementos da presente equipa de investigação há mais de uma década [Oli1998]. O desenvolvimento dos programas de simulação adicionais prosseguirá três funcionalidades PGD específicas, a saber:
(i) uma funcionalidade para problemas multifásicos em que a interface entre fases será tratada separadamente;
(ii) uma decomposição para problemas térmicos e multifásicos, com as propriedades também tratadas em separado, e (iii) uma funcionalidade de optimização paramétrica.
Estes pacotes modulares serão projectados num ambiente de computação paralela, devido à elevada necessidade computacional das aplicações industriais específicas em mente, tais como o estudo dos escoamentos complexos de termo-reológicos em moldagem por injecção. No final deste projecto de investigação o código irá possuir um vasto conjun |
