Académicos DIMEC U. Chile se adjudican proyectos Fondecyt de Iniciación

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Benjamin Herrmann y Mónica Zamora, profesores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile (DIMEC U. Chile) fueron seleccionados/as como beneficiarios/as de fondos públicos del Concurso Fondecyt de Iniciación, convocado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID).

Con el objetivo de fomentar y fortalecer el desarrollo de la investigación científica y tecnológica de excelencia a través de la promoción de nuevos/as investigadores/as la ANID dio a conocer los resultados del Concurso Fondecyt de Iniciación. Los/as académicos/as del DIMEC U. Chile, Benjamin Herrmann y Mónica Zamora, se adjudicaron recursos para desarrollar sus proyectos de investigación durante un periodo de ejecución tres años.

Methods for data-driven modeling of dynamical systems with applications to control, optimization and analysis of fluid flows” es el título del proyecto del profesor Herrmann. Su objetivo es avanzar el modelamiento basado en datos como un habilitador crítico para el control, optimización, y comprensión de la física subyacente en flujos de fluido complejos presentes en aplicaciones de aerodinámica e ingeniería en termo-fluidos.

“Los avances en nuestra capacidad para comprender y manipular flujos de fluido complejos tienen el potencial de transformar industrias donde las cargas aerodinámicas y el mezclado juegan un rol importante, como en transporte, aeronáutica, conversión de energía y biomedicina”, detalla el académico, quien añade que “los flujos relevantes en aplicaciones modernas de ciencia e ingeniería son sistemas dinámicos no-lineales y de gran dimensión, lo que los hace particularmente difíciles de modelar”.

Afortunadamente, explica el profesor Herrmann, “estos sistemas suelen exhibir una dinámica que es dominada por unos pocos patrones espacio-temporales, conocidos como estructuras coherentes, que pueden ser caracterizados usando técnicas de ciencia de datos”.

Para lograr esto, se generará una base de datos de simulaciones numéricas de flujos de fluido que permitirá desarrollar y poner a prueba nuevas técnicas de modelamiento basado en datos. Estos métodos innovarán sobre desarrollos recientes, como el análisis de resolvente basado en datos, la descomposición en modos dinámicos, y la identificación sparse de dinámica no-lineal.

Los métodos desarrollados serán aprovechados para diseñar estrategias de control, producir modelos reducidos para tareas de optimización, y elucidar mecanismos de interacción entre estructuras coherentes. Por último, “modelos que capturen la evolución de estructuras coherentes tendrán implicancias profundas durante las próximas décadas, por ejemplo, permitiendo reducir el arrastre aerodinámico en automóviles, camiones, trenes y barcos, aumentar la sustentación en aviones y turbinas eólicas, promover el mezclado en reactores químicos y procesos industriales, y mejorar la gestión térmica de edificios, baterías y tecnología solar”, destaca el académico del DIMEC U. Chile.

En tanto, la investigación que desarrollará la profesora Mónica Zamora se titula “Effects of initial cloud thickness and seabreeze advection in the coastal Stratocumulus breakup process” la que se enfoca en el estudio de nubes estratocúmulo costeras.  “Estudiaré el efecto de la brisa marina en el rompimiento de las nubes costeras, que usualmente se produce en la mañana. Mi investigación se centrará en saber las diferentes condiciones en que la brisa marina afecta o no al momento que se empiezan a romper las nubes costeras antes de disiparse por completo. Si hay un parámetro crítico cuando el viento es más fuerte, o si esto depende del grosor de las nubes, son algunas de las conclusiones que espero obtener con esta investigación”, señala la académica del DIMEC U. Chile.

El proyecto contempla dos etapas: la primera fase contempla una recopilación climatológica de la brisa marina, para saber cuáles son las condiciones que existen y en base a eso sacar algunos casos de estudio.  En la segunda fase se realizarán simulaciones fluidodinámicas de las nubes costeras para detallar el proceso de quiebre en diferentes condiciones de viento, y observar cambios en la turbulencia de la capa límite atmosférica.

Entre las potenciales contribuciones que se pueden obtener de esta investigación, la académica explica que “al conocer en detalle las condiciones de la brisa marina se podrán mejorar los modelos de predicción de tiempo. Además, en estos últimos años en Chile se han profundizado estudios sobre la captura de agua atmosférica; sin embargo, aún no se sabe cuál es la escala del efecto que podría tener en las nubes costeras.  Por otro lado, si sabemos cuándo o en qué condiciones se van a empezar a romper, podremos acercarnos a predecir la variabilidad solar, siendo relevante para las plantas fotovoltaicas que se sitúan en la costa”.

 

Por Carolina Conejeros, dimec.comunicaciones@ing.uchile.cl