Calibrating dualsphysics, a smoothed particles hydrodynamics model, to match laboratory experiment data of non-newtonian carbopol gel solution

Abstract

Resumo: DualSPHysics é um programa que utiliza o método de Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para modelar fluidos, discretizando o domínio do fluido em um número finito de partículas. Neste trabalho, é realizada a calibração das configurações do programa para simular um fluido não-newtoniano, uma categoria de fluido que exibe comportamento de deformação não linear, e trabalhando com uma simulação tridimensional e partículas de contorno que simulam uma barragem que ascende em velocidade constante. Ao ajustar um modelo reológico que descreve o comportamento de fluidos não-newtonianos e sistematicamente combinando diferentes configurações do modelo, almeja-se calibrar o modelo DualSPHysics e coincidir os resultados com os dados experimentais do evento de rompimento de barragem com gel de Carbopol. Cada configuração é avaliada calculando o erro relativo aos dados experimentais, e a melhor é determinada pelo menor erro relativo. Os resultados da simulação final divergem dos dados experimentais, pois a influência das partículas de contorno que constituem a barragem é significativa, especialmente durante os estágios iniciais da simulação

Abstract: DualSPHysics is a software that employs the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method to model fluids by discretizing the fluid domain into a finite number of particles. In this work, we attempt to calibrate the software's settings to simulate a non-Newtonian fluid, a type of fluid that exhibits non-linear deformation behavior, while working with a three-dimensional simulation and boundary particles that simulate a steadily rising dam. By fitting a rheological model that describes the behavior of non-Newtonian fluids and systematically combining different settings, we aim to calibrate the DualSPHysics model to match experimental data from a Carbopol gel dam-break scenario. Each setting is compared by calculating the relative error to the experimental data, and the best fit is determined based on the lowest relative error. The final simulation results diverge from the experimental data since the dam's boundary particles' influence is significant during the early stages of the dam-break simulation