Modelo de escoamento multifásico para estudo da interação
onda/sedimento
Nome: Fabio Pavan Piccoli
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 29/04/2014
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| Julio Tomás Aquije Chacaltana | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| Daniel Rigo | Examinador Interno |
| GERALDO DE FREITAS MACIEL | Examinador Externo |
| José Antônio Tosta dos Reis | Examinador Interno |
| Julio Tomás Aquije Chacaltana | Orientador |
| Paulo Cesar Colonna Rosman | Examinador Externo |
Resumo: Modelos de escoamento multifásico são amplamente usados em diversas áreas de
pesquisa ambiental, como leitos fluidizados, dispersão de gás em líquidos e vários outros
processos que englobam mais de uma propriedade físico-química do meio. Dessa forma,
um modelo multifásico foi desenvolvido e adaptado para o estudo do transporte de
sedimentos de fundo devido à ação de ondas de gravidade. Neste trabalho, foi elaborado o
acoplamento multifásico de um modelo euleriano não-linear de ondas do tipo Boussinesq,
baseado na formulação numérica encontrada em Wei et al. (1995), com um modelo
lagrangiano de partículas, fundamentado pelo princípio Newtoniano do movimento com o
esquema de colisões do tipo esferas rígidas. O modelo de ondas foi testado quanto à sua
fonte geradora, representada por uma função gaussiana, pá-pistão e pá-batedor, e quanto à
sua interação com a profundidade, através da não-linearidade e de propriedades
dispersivas. Nos testes realizados da fonte geradora, foi observado que a fonte gaussiana,
conforme Wei et al. (1999), apresentou melhor consistência e estabilidade na geração das
ondas, quando comparada à teoria linear para um kh  . A não-linearidade do modelo
de ondas de 2ª ordem para a dispersão apresentou resultados satisfatórios quando
confrontados com o experimento de ondas sobre um obstáculo trapezoidal, onde a
deformação da onda sobre a estrutura submersa está em concordância com os dados
experimentais encontrados na literatura. A partir daí, o modelo granular também foi
testado em dois experimentos. O primeiro simula uma quebra de barragem em um tanque
contendo água e o segundo, a quebra de barragem é simulada com um obstáculo rígido
adicionado ao centro do tanque. Nesses experimentos, o algoritmo de colisão foi eficaz no
tratamento da interação entre partícula-partícula e partícula-parede, permitindo a
evidência de processos físicos que são complicados de serem simulados por modelos de
malhas regulares. Para o acoplamento do modelo de ondas e de sedimentos, o algoritmo
foi testado com base de dados da literatura quanto à morfologia do leito. Os resultados
foram confrontados com dados analíticos e de modelos numéricos, e se mostraram
satisfatórios com relação aos pontos de erosão, de sedimentação e na alteração da forma
da barra arenosa.
