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:

Nomeordem decrescente Papel
Julio Tomás Aquije Chacaltana Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente 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.

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