Diseño asistido por ordenador, simulación numérica e ingeniería asistida por ordenador (CAD/CAE)

Ingeniería asistida por ordenador (CAD/CAE), también llamada de Simulación Numérica. La simulación numérica integra las herramientas matemáticas que permiten modelar, simular, o predecir el comportamiento de dispositivos, productos y procesos de la ingeniería y de las ciencias aplicadas. Destaca la simulación numérica de fenómenos mecánicos o estructurales, térmicos o termodinámicos, acústicos o vibroacústicos, de interacción fluido-estructura, de procesos de fabricación (inyección, estampación o forja), electrónicos o electromagnéticos, de fluidos, de reacciones químicas, de fenómenos de combustión, medioambientales, de valoración de productos financieros y sus riesgos, gestión de carteras, etc. En esta área CAD/CAE, los grupos de investigación involucrados en el Centro desarrollan soluciones que incluyen todas las etapas, desde la modelización matemática hasta la elaboración de paquetes de software, pasando por el análisis matemático y la discretización numérica de los modelos obtenidos. Al tratarse de tecnologías de carácter transversal, los campos y sectores de aplicación son muy diversos; como ejemplos de aplicación de estas herramientas se pueden mencionar el cálculo de la resistencia de estructuras, el diseño de aerogeneradores, la solidificación de aleaciones, el calentamiento de hornos por inducción, la predicción de la calidad de agua de un lago, la optimización de la combustión en centrales térmicas, la optimización del confort de un vehículo, o la valoración de productos financieros.

Líneas generales:

  • Modelización matemática y simulación numérica en Ingeniería y Ciencias aplicadas.
  • Simulación numérica de problemas acoplados.
  • Análisis matemático.
  • Análisis asintótico.
  • Ecuaciones en derivadas parciales (EDPs): análisis lineal y no lineal. 
  • Métodos asintóticos. Homogeneización.
  • Control óptimo. Optimización.
  • Problemas inversos.
  • Homogenización de materiales periódicos.
  • Ecuaciones diferenciales y funcionales.
  • Ecuaciones íntegro-diferenciales.
  • Problemas de frontera para ecuaciones diferenciales no lineales.
  • Métodos numéricos.
  • Métodos de diferencias finitas.
  • Métodos de elementos finitos (FEM).
  • Métodos de elementos finitos extendidos (XFEM).
  • Métodos de volúmenes finitos.
  • Métodos de integral de contorno (BEM).
  • Métodos de orden reducido.

Líneas específicas:

  • Modelización y simulación numérica en Ingeniería, Física, Finanzas, Medio Ambiente y Ciencias Aplicadas.
  • Mecánica de sólidos: 
    - Cálculos de estructuras, estructuras compuestas de vigas, placas y láminas elásticas, viscoelásticas o viscoplásticas.
    - Mecánica de contacto: problemas de contacto, grandes deformaciones, rozamiento, adhesión, fractura y desgaste.
  • Mecánica de fluidos: hidráulica, dinámica de gases.
  • Electromagnetismo: corrientes inducidas, hornos de inducción, máquinas eléctricas, ensayos no destructivos.
  • Acústica: nivel sonoro, aislamiento acústico, control pasivo y activo de ruido, materiales absorbentes.
  • Transferencia de calor: conducción, convección, y radiación.
  • Reacciones químicas: equilibrio, cinética finita.
  • Combustión: calderas de centrales térmicas.
  • Interacción Fluido estructura: diseño de velas y cometas.
  • Problemas acoplados (multifísica).
  • Vibraciones mecánicas y acústico estructurales.
  • Biomecánica: simulación numérica y modelos matemáticos de mandíbula humana y formación de huesos.
  • Diseño mecánico: volantes de automóvil, ortodoncia.
  • Ingeniería medioambiental:
    - Simulación de propagación y dispersión de contaminantes, de la calidad del agua o del aire.
    - Energías renovables: eólica, solar, biomasa.
  • Valoración de derivados financieros.