[en] In this Thesis an efficient and robust numerical model for the analysis of fluid dynamic problems has been developed, validated and applied to two novel fluid flow configurations: (1) the waves generated by a submerged foil and (2) the dynamics of microcapsules in pulsating shear flows. The model is based on the Boundary Element Method (BEM) integrated with the NURBS and the T-spline frameworks. This technique is known as Isogeometrical Analysis (IGA) and it offers several advantages. The most attractive is that it allows a direct integration between modern Computer Aid Design geometric systems and numerical engineering analysis tools, removing intermediate steps as the mesh generation. This Thesis is divided into two blocks. The first block deals with the simulation of the propagation of non-linear gravity waves and of the wave-structure interactions. The analysis of this phenomenon is useful to predict the generation and propagation of tsunamis and it is indispensable for the design of breakwaters and floating structures. The flow is assumed to be inviscid and irrotational and the resulting Laplace's equation is solved using BEM. Some benchmark examples are considered to show the temporal accuracy and stability of the method. In addition, the simulation of the waves generated by submerged foils is reported. In the second block the IGA is applied to analyze the behavior of deformable microcapsules in shear flows. The dynamics of deformable capsules have important implications in a wide range of biolomedical and industrial applications. The IGA-BEM is used to solve the Stokes flow equation and an IGA-Finite Element Method (FEM) is developed for the analysis of the capsule mechanics. Some benchmark examples are solved to demonstrate the capability of the present approach for the simulation of capsules subjected to large deformation. Finally, the dynamics of a deformable capsule in a tube under a pulsatile flow is analyzed.

[es] En esta tesis se desarrolla un modelo numérico eficiente y robusto para el análisis de problemas fluido-dinámicos, que posteriormente se valida y se aplica a dos nuevas configuraciones: (1) las ondas generadas por un hidroala sumergida y (2) la dinámica de una cápsula deformable en un flujo pulsátil. El modelo se basa en el Método de los Elementos de Contorno (MEC) integrado con la tecnología NURBS and T-spline. Esta técnica es conocida como Análisis Isogeométrico (AIG) y posee ciertas ventajas. La más atractiva es que permite una directa integración entre modernos programas de diseño grafico (CAD) y herramientas de análisis numérico, eliminando así laboriosos pasos intermedios como la generación de la malla. Esta tesis se divide en dos bloques. El primer bloque trata sobre la simulación de propagación la de ondas de gravedad no lineales e la interacción olas-estructuras. El análisis de este fenómeno es útil para predecir la generación y propagación de tsunamis así como es indispensable para el diseño de rompeolas y estructuras flotantes. Se asume que el fluido es inviscido e irrotacional, resultando una ecuación de Laplace que se resuelve mediante el MEC. Se resuelven varios ejemplos en los que se demuestra la precisión y estabilidad temporal del modelo numérico. Adicionalmente se simula el frente de olas generados por una hidroala sumergida. En el Segundo bloque se aplica el AIG al estudio del comportamiento de microcápsulas deformables suspendidas en un flujo. La dinámica de microcápsules deformables conlleva importantes implicaciones en un amplio rango de aplicaciones biomédicas e industriales. El AIG-MEC se usa para resolver la ecuación del fluido mientras que se desarrolla una formulación basada en el AIG-Método de los Elementos Finitos (MEF) para el análisis de la mecánica de la membrana. Se resuelven varios ejemplos en los que se muestra la capacidad del método para la simulación de cápsulas sujetas a grandes deformaciones. Finalmente se estudia la dinámica de una cápsula en un tubo con un flujo pulsátil.