Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7925_Piccoli_2014_TeseDoutorado_ppgea.pdf: 5611548 bytes, checksum: 7d5d9c71acf03a7c8f6afb146cd12dce (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / 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.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2708_Dissertação_FABIO.pdf: 18277781 bytes, checksum: 568c5e5cc458b065a66491fbb865419a (MD5) Previous issue date: 2008-08-27 / Ondas propagando-se em direção à costa sofrem importantes transformações, que são de fundamental importância para o entendimento das mudanças da linha de costa e dos processos que ocorrem nas proximidades da linha de costa. Os modelos numéricos são instrumentos utilizados por engenheiros e oceanógrafos como um método de estudos desses processos dentro de uma pequena margem de erro. Neste trabalho de pesquisa são realizadas simulações numéricas para avaliar dois tipos de interação onda-corpo. No primeiro caso foram consideradas ondas monocromáticas incidentes interagindo com uma região costeira complexa e no segundo caso ondas interagindo com um recife artificial multifuncional. A região costeira escolhida é a Curva da Jurema e o recife artificial multifuncional é colocado em um trecho da praia de Camburi, ambas as regiões estão localizadas na Baia do Espírito Santo e vêm sofrendo processos de erosão. As simulações foram realizadas usando o modelo numérico FUNWAVE 2.0, fundamentado nas equações do tipo Boussinesq de Wei et al. (1995). A grade computacional não-uniforme utilizada tem comprimento típico de 5m para a região da Curva da Jurema e de 1m para a região do Recife Artificial. Na região da Curva da Jurema os resultados de simulações de ondas incidentes do quadrante de Nordeste e de Sudeste mostraram que as amplitudes das ondas são quase que totalmente dissipadas dentro do embaiamento e se aproxima de zero junto à praia. Os processos de refração, de difração e de reflexão da onda incidente com a profundidade e os contornos da costa são evidenciados, no campo de onda, e estes podem ser responsáveis pelo aparecimento de um super-harmônico no espectro de onda proveniente de Sudeste. Em um trecho de praia de Camburi, onde foi colocado o recife artificial, as ondas de Nordeste e de Sudeste incidem perpendicularmente a praia. Sem o recife, o comportamento das ondas neste domínio se mostrou influenciado pelos gradientes batimétricos, gerando fluxos de retorno e grande concentração de energia próxima à linha de costa. Com instalação do recife artificial multifuncional verifico-se uma diminuição da intensidade de energia de onda na linha de costa. O recife foi projetado com uma declividade e ângulos internos propícios para geração de ondas surfáveis. Os resultados das simulações realizadas com a inclusão do recife mostraram que as ondas que se propagam sobre recife são intensificadas em altura até quebrarem, a uma distância de aproximadamente 200m da linha de costa. Ao quebrarem, as ondas se propagam em direção a linha de costa com uma energia menor que aquela sem o recife. Assim, os resultados das simulações numéricas realizadas com o modelo de ondas FUNWAVE mostraram que o modelo é capaz de reproduzir os principais processos que ocorrem em regiões costeiras podendo ser usando como ferramenta para o gerenciamento costeiro.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-09-03T20:43:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Modelo de escoamento multifasico para estudo da interacao onda sedimento.pdf: 5609374 bytes, checksum: e7b377578e62f1a8dd61ad6f5a35b06d (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-09-11T19:14:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Modelo de escoamento multifasico para estudo da interacao onda sedimento.pdf: 5609374 bytes, checksum: e7b377578e62f1a8dd61ad6f5a35b06d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-11T19:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Modelo de escoamento multifasico para estudo da interacao onda sedimento.pdf: 5609374 bytes, checksum: e7b377578e62f1a8dd61ad6f5a35b06d (MD5) Previous issue date: 2015 / FAPES / 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 / Multiphase flow models are widely used in many fields of environmental research, such as fluidized beds, gas dispersion in liquids, dam breaks, oil spill and others physical and chemical processes that use more than one property. Thus, a multiphase model to study the dynamics of two distinct properties represented on reference Eulerian-Lagrangian was developed. In order to study the dynamics of sediment transport due to wave’s action, a non-linear wave Boussinesq model in Eulerian frame, in which the numerical formulation based on Wei et al. (1995), and a Lagrangian particle model, whose formulation is given by the Newtonian principle of motion, has been developed. In the Lagrangian particle model was added the scheme of hard-spheres particle collision. The coupling between the two models has been doing with the wave transferring momentum to sediment particles, which is carried by the flow. For the wave’s model, the wave maker, defined by a Gaussian function, piston-paddle and flap-paddle, and the effects due to the depth of the waves were tested. The Gaussian wave maker showed better consistency in the generation of waves, getting errors about 0.11% compared to the linear theory for kh   . The wave’s nonlinearity simulated by the 2nd order dispersion Boussinesq-wave model showed satisfactory results when compared with experiment of wave propagation over a trapezoidal obstacle, where the deformation of the wave on the underwater structure is in agreement with literature data. In addition to the granular model was also tested in two experiments: the first, which simulates a dam break in a tank containing water-air; and the second experiment, the dam break interact with an obstacle in the center of the tank. In both experiments, the collision model was effective in the treatment of the interaction between the particles and the wall, and allowed the evidence of physical processes that are complicated to be simulated by models that use regular grids. For the coupling of wavesediment model, the algorithm has been tested with data obtained from the literature as the morphology of the bed. The results were compared with analytical data and numerical models, and it showed a certain agreement on points of erosion, sedimentation and change in shape of the sand bar