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Habilitation Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-27042021-085134
Document
Author
Full name
Bruno Souza Carmo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Committee
Pesce, Celso Pupo (President)
Azevedo, João Luiz Filgueiras de
Cunha, Francisco Ricardo da
Prata, Alvaro Toubes
Yanagihara, Jurandir Itizo
Title in Portuguese
Modelagem, simulação e técnicas de análise linear global numéricas aplicadas a escoamentos e fenômenos de interação fluido-estrutura complexos.
Keywords in Portuguese
Dinâmica dos fluidos
Instabilidades fluidodinâmica
Interação fluido-estrutura
Métodos numéricos
Modelagem e simulação computacionais
Abstract in Portuguese
Este é um relato crítico e sistematizado do desenvolvimento da principal linha de pesquisa do Dr. Bruno Souza Carmo durante os primeiros 10 anos de trabalho após a obtenção do seu doutorado. Esta linha de pesquisa consiste no uso de métodos numéricos de alta ordem para realizar simulações e análises de estabilidade, sensibilidade e receptividade de escoamentos e problemas de interação fluido-estrutura complexos. Esta linha foi iniciada no mestrado do autor e permaneceu ativa durante toda a sua carreira de pesquisador até o momento. Seu próprio doutorado, seu pós-doutorado de um ano, seu primeiro projeto de pesquisa regular patrocinado pela FAPESP e as teses de doutorado de dois de seus alunos orientados fazem parte do desenvolvimento dessa linha. Esse esforço de pesquisa pode ser visto como o progresso de três frentes de pesquisa, que são relacionadas entre si. O primeiro é o trabalho sobre vibração induzida por esteira no escoamento em torno de dois cilindros alinhados com a direção principal do escoamento. O segundo diz respeito ao uso de ferramentas computacionais para realizar análises lineares globais (estabilidade, sensibilidade e receptividade) de escoamentos, a fim de caracterizar instabilidades e bifurcações. O terceiro abrange a extensão dessas ferramentas computacionais para uso em problemas de interação fluido-estrutura. Cada uma dessas frentes compõe um capítulo deste texto, no qual a história e o raciocínio por trás de muitas das ideias exploradas nos trabalhos são apresentados, a evolução do trabalho de pesquisa é descrita e a relação com as demais pesquisas é destacada. O trabalho aqui relatado resultou em seis artigos publicados em periódicos pelo pesquisador com colaboradores no período que vai de 2013 a 2019, cinco deles no Journal of Fluid Mechanics e um no Journal of Fluids and Structures. As pesquisas mais recentes ainda não foram publicadas em periódicos e fazem parte da tese de doutorado de Daiane Iglesia Dolci, desenvolvida e escrita sob a orientação e supervisão do autor deste texto e defendida em fevereiro de 2020. Os artigos acima mencionados, um preprint de artigo e dois capítulos da tese de doutorado de Daiane Dolci são incluídos como anexos a este documento. A linha de pesquisa relatada aqui ainda é muito ativa no portfólio de pesquisa do autor. Existem muitas questões relevantes em aberto e oportunidades para trabalhos futuros. Portanto, este texto termina enumerando algumas direções possíveis a serem seguidas nesta linha de pesquisa.
Title in English
Numerical modelling, simulation and global linear analysis techniques applied to complex fluid flows and and fluid-structure interaction phenomena.
Keywords in English
Computational modelling and simulation
Flow instabilities
Fluid-structure interaction
Abstract in English
This is a report on the development of the main research line of Dr Bruno Souza Carmo during the first 10 years of work after he obtained his Ph.D. This research line comprises the use of high-order numerical methods to perform numerical simulations and stability, sensitivity and receptivity analyses of complex fluid flows and fluid-structure interaction problems. This line was initiated in the author's M.Sc. and remained active during the entire career of the researcher so far. His own Ph.D., one year post-doc, first regular research project sponsored by FAPESP and the Ph.D. theses of two of his students are all part of the development of this line. This research effort could be seen as the progress of three research fronts, which are related to each other. The first is the work on wake-induced vibration in the flow around two circular cylinders in tandem. The second is concerned with the use of computational tools to perform global linear analyses (stability, sensitivity and receptivity) of fluid flows in order to characterize instabilities and bifurcations. The third covers the extension of these computational tools for use in fluid-structure interaction problems. Each of these fronts compose one chapter of this report, in which the history and rationale behind many of the ideas explored in the papers are presented, the evolution of the research work is outlined and the relation to the other pieces of research is delineated. The work reported here resulted in six journal papers published by the researcher with collaborators from 2013 to 2019, five of them in the Journal of Fluid Mechanics and one in the Journal of Fluids and Structures. The most recent pieces of research have not been published in journals yet, and are part of Daiane Iglesia Dolci's Ph.D. thesis, which was developed and written under the guidance and supervision of the author of this manuscript and defended in February 2020. The above mentioned papers, one preprint and two chapters of Dolci's Ph.D. thesis are included as annexes to this report. The line of research reported here is still very active in the author's research portfolio. There are many open relevant questions and opportunities for future work. So this report concludes by enumerating some possible directions to follow in this research line.
 
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Publishing Date
2021-05-07
 
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