La mecánica computacional es la disciplina que se ocupa del uso de métodos computacionales para estudiar fenómenos regidos por los principios de la mecánica . [1] Antes del surgimiento de la ciencia computacional (también llamada computación científica) como una "tercera vía" además de las ciencias teóricas y experimentales, la mecánica computacional era considerada ampliamente como una subdisciplina de la mecánica aplicada . Ahora se considera una subdisciplina dentro de la ciencia computacional.
La mecánica computacional (MC) es interdisciplinaria. Sus tres pilares son la mecánica , las matemáticas y la informática .
La dinámica de fluidos computacional , la termodinámica computacional , el electromagnetismo computacional y la mecánica de sólidos computacional son algunas de las muchas especializaciones dentro de CM.
Las áreas de las matemáticas más relacionadas con la mecánica computacional son las ecuaciones diferenciales parciales , el álgebra lineal y el análisis numérico . Los métodos numéricos más populares utilizados son los métodos de elementos finitos , diferencias finitas y elementos de contorno en orden de predominio. En mecánica de sólidos, los métodos de elementos finitos son mucho más frecuentes que los métodos de diferencias finitas, mientras que en mecánica de fluidos, termodinámica y electromagnetismo, los métodos de diferencias finitas son casi igualmente aplicables. La técnica de elementos de contorno es en general menos popular, pero tiene un nicho en ciertas áreas, incluida la ingeniería acústica, por ejemplo.
En lo que respecta a la informática, la programación informática, los algoritmos y la computación paralela desempeñan un papel importante en la mecánica computacional. El lenguaje de programación más utilizado en la comunidad científica, incluida la mecánica computacional, es Fortran . Recientemente, C++ ha ganado popularidad. La comunidad de informática científica ha tardado en adoptar C++ como lengua franca. Debido a su forma muy natural de expresar cálculos matemáticos y sus capacidades de visualización integradas, el lenguaje/entorno propietario MATLAB también se utiliza ampliamente, especialmente para el desarrollo rápido de aplicaciones y la verificación de modelos.
Los científicos en el campo de la mecánica computacional siguen una lista de tareas para analizar su proceso mecánico objetivo:
Algunos ejemplos en los que se ha aplicado en la práctica la mecánica computacional son la simulación de accidentes de vehículos , el modelado de yacimientos de petróleo , la biomecánica, la fabricación de vidrio y el modelado de semiconductores.
Se han simulado con éxito sistemas complejos [¿ cuáles? ] que serían muy difíciles o imposibles de tratar utilizando métodos analíticos utilizando las herramientas que proporciona la mecánica computacional.