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ORCID:  http://orcid.org/0009-0000-9817-5738
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Advanced Computational Fluid Dynamics in Bloodstain Pattern Analysis: Investigating Non-Newtonian Properties for Forensic Applications
Alternate title (s): Dinâmica dos Fluidos Computacional Avançada na Análise de Padrões de Manchas de Sangue: Investigação das Propriedades Não Newtonianas para Aplicações Forenses
Author: Vasconcellos, Luiz Gustavo Sousa
First Advisor: Silveira Neto, Aristeu da
First coorientator: Santos, Daniel Dall'Onder dos
First member of the Committee: Vedovotto, João Marcelo
Second member of the Committee: Mendes, Paulo R. de Souza
Third member of the Committee: Attinger, Daniel Etienne
Summary: Visando preencher uma lacuna significativa no entendimento científico, realizamos simulações de gotas de sangue humano e animal em queda livre e seu impacto em superfície sólida, explorando as propriedades não newtonianas do sangue. Os resultados revelaram que modelos constitutivos simples, como o power-law, são inadequados para contextos forenses devido a níveis de viscosidade não físicos em taxas de cisalhamento elevadas ou muito baixas. Comparações entre modelos mostraram variações substanciais na distribuição de viscosidade interna e na forma final das gotas, destacando a importância de modelos precisos para a análise forense. Este trabalho, embora não pioneiro, é um dos poucos no mundo a utilizar Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) em Análise de Padrões de Manchas de Sangue (BPA), indicando um caminho promissor para a construção de um framework robusto para a interpretação de evidências de sangue. As simulações realizadas com o código MFSim posicionam esta pesquisa na vanguarda da mecânica dos fluidos forense, oferecendo novas ferramentas para a comunidade internacional de analistas de padrões de manchas de sangue e estabelecendo um caminho promissor para futuras investigações científicas.
Abstract: Aiming to fill a significant gap in scientific understanding, we conducted simulations of human and animal blood droplets in free fall and their impact on solid surfaces, exploring the non-Newtonian properties of blood. The results revealed that simple constitutive models, such as the power-law model, are inadequate for forensic contexts due to nonphysical viscosity levels at high or very low shear rates. Comparisons between models showed substantial variations in internal viscosity distribution and the final shape of the droplets, highlighting the importance of accurate models for forensic analysis. This work, although not pioneering, is one of the few in the world to use Computational Fluid Dynamics (CFD) in Bloodstain Pattern Analysis (BPA), indicating a promising path towards constructing a robust framework for interpreting blood evidence. The simulations performed with the MFSim code position this research at the forefront of forensic fluid mechanics, offering new tools to the international community of bloodstain pattern analysts and establishing a promising path for future scientific investigations.
Keywords: Dinâmica dos Fluidos Computacional
Computational Fluid Dynamics
Análise de Padrões de Manchas de Sangue
Bloodstain Pattern Analysis
Fluidos não newtonianos
Non-Newtonian Fluids
Método VoF
VoF Method
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
Subject: Engenharia mecânica
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: VASCONCELLOS, Luiz Gustavo Sousa. Advanced Computational Fluid Dynamics in Bloodstain Pattern Analysis: Investigating Non-Newtonian Properties for Forensic Applications. 2024. 179 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.488
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.488
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42146
Date of defense: 18-Jul-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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