Quantum Simulator for Transport Phenomena in Fluid Flows

Transport phenomena still stand as one of the most challenging problems in computational physics. By exploiting the analogies between Dirac and lattice Boltzmann equations, we develop a quantum simulator based on pseudospin-boson quantum systems, which is suitable for encoding fluid dynamics transport phenomena within a lattice kinetic formalism. It is shown that both the streaming and collision processes of lattice Boltzmann dynamics can be implemented with controlled quantum operations, using a heralded quantum protocol to encode non-unitary scattering processes. The proposed simulator is amenable to realization in controlled quantum platforms, such as ion-trap quantum computers or circuit quantum electrodynamics processors.

Jato transversal de gotas: simulações por ALE/FEM e efeitos interfaciais.

Um código computacional para escoamentos bifásicos incorporando metodologia híbrida entre oMétodo dos Elementos Finitos e a descrição Lagrangeana-Euleriana Arbitrária do movimento é usado para simular a dinâmica de um jato transversal de gotas na zona primária de quebra. Os corpos dispersos são descritos por meio de um método do tipo front-tracking que produz interfaces de espessura zero através de malhas formadas pela união de elementos adjacentes em ambas as fases e de técnicas de refinamento adaptativo. Condições de contorno periódicas são implementadas de modo variacionalmente consistente para todos os campos envolvidos nas simulações apresentadas e uma versão modificada do campo de pressão é adicionada à formulação do tipo um-fluido usada na equação da quantidade de movimento linear. Simulações numéricas diretas em três dimensões são executadas para diferentes configurações de líquidos imiscí veis compatíveis com resultados experimentais encontrados na literatura. Análises da hidrodinâmica do jato transversal de gotas nessas configurações considerando trajetórias, variação de formato de gota, espectro de pequenas perturbações, além de aspectos complementares relativos à qualidade de malha são apresentados e discutidos.