A evolução do uso da energia eólica nas últimas décadas está diretamente relacionada ao desenvolvimento da tecnologia empregada na conversão e projeto das instalações. A viabilização de uma instalação eólica de grande porte depende da avaliação correta do potencial eólico. A fim de avaliar a capacidade de conversão de energia cinética do vento em torque, é fundamental a modelagem da esteira aerodinâmica das turbinas eólicas. Este trabalho apresenta um estudo sobre a esteira aerodinâmica formada por uma turbina eólica dimensionada conforme a teoria de otimização de Betz. Para tanto, realiza-se inicialmente uma pesquisa sobre a evolução da transformação da energia contida no vento em energia mecânica e métodos de análise adotados. Para modelagem da esteira, realiza-se a simulação numérica do escoamento sobre uma turbina de eixo horizontal empregando o Método de Volumes Finitos. Através do uso da Dinâmica dos Fluidos Computacional são resolvidas as Equações de Navier-Stokes com Médias de Reynolds (RANS) e a utilização dos modelos de turbulência k-, k- RNG, k- e k- SST. Para a solução das equações é utilizado o programa ANSYS-CFX. Define-se o perfil NACA 4412 como perfil aerodinâmico para projeto das pás da turbina, e modela-se a turbina através da teoria de dimensionamento ótimo de Betz. O domínio, discretizado em um número finito de volumes de controle, possui duas regiões distintas, uma estática e outra rotacional, representado o rotor da turbina. Inicialmente são apresentadas simulações com os diferentes modelos de turbulência e definido o modelo que apresenta os melhores resultados, o k- SST. Para o modelo escolhido são realizadas simulações incluindo estudos com a turbina inclinada em relação à direção de incidência do vento, para verificar a alteração no perfil da esteira gerada e na capacidade da turbina em transformar a energia do vento em Torque. Os resultados obtidos para os campos de velocidade e pressão são comparados com os de outros autores e mostraram-se coerentes, indicando que a simulação feita é capaz de representar o fenômeno analisado. / The evolution of the use of the wind energy in recent decades is directly related to the technology in the facilities conversion and design. The feasibility of a large wind farm depends on the correct assessment of wind potential. To evaluate the capacity of converting wind kinetic energy in torque, it is essential to model the wake aerodynamics of wind turbines. This paper presents a study on the aerodynamic wake formed by a wind turbine sized according to the Betz optimization theory. For this, initially it is performed a research on the evolution of the energy contained in wind into mechanical energy and the adopted analysis methods. For wake modeling, a horizontal axis wind turbine flow numerical simulation is done using the Finite Volume Method. Using the Computational Fluid Dynamics, the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations are solved with the use of the k-, k- RNG, k- e k- SST turbulence models and using the software ANSYS-CFX. It is defined the NACA 4412 profile as aerodynamic profile for turbine blades and the turbine is modeled using the Betz optimization theory. The domain, discretized into a finite number of control volumes, has two distinct regions, one static and one rotational, represented the turbine rotor. Initially the simulations with different turbulence models are presented and the model k- SST is defined as the model that gives best results. For the chosen model, simulations are performed, including studies on the turbine yawed with respect to the wind incidence direction, to verify the profile change in the generated wake and turbine capacity to convert wind energy into torque. The obtained results for the velocity and pressure fields are compared to other authors are very consistent, indicating that the proposed simulation is capable of representing the analyzed phenomenon.

O presente trabalho apresenta o estudo da esteira de turbinas eólicas de eixo horizontal, utilizando um modelo de turbina eólica testada em túnel de vento. Trata-se de uma turbina eólica de duas pás com 10 m de diâmetro, conhecida como UAE Phase VI, testada pelo NREL no túnel de vento NASA Ames. Desta turbina foi obtida a geometria e dados experimentais, como o coeficiente de empuxo, além das características do túnel de vento. Utilizando este experimento como modelo, são realizadas simulações com equações médias de Reynolds e modelo de turbulência k-ω SST, com o uso de malha móvel e abordagens permanente e transiente, com o software de volumes finitos Star-CCM+®. São empregadas malhas poliédricas em um domínio de grande extensão na esteira, para apenas uma velocidade do vento. São apresentados três modelos de esteira, dois analíticos e outro considerado numérico, para fins de comparação com os resultados simulados. Estes modelos de esteira tem o objetivo de descrever o campo de velocidade a jusante da turbina. Os dados de entrada dos modelos são os mesmos, retirados da simulação. Além dos modelos para o déficit de velocidade, são apresentados equacionamentos para se obter a intensidade de turbulência na esteira, com bons resultados. No modelo analítico de esteira PARK, a constante de decaimento é baixa, pois o caso estudado possui escoamento sem grandes perturbações. Verifica-se que esta constante deve variar ao longo da esteira para se ajustar ao campo médio de velocidades simulado. Outro modelo analítico proposto por Werle foi estudado, não apresentando boa concordância com a simulação, pois apresenta um rápido incremento da velocidade na linha central na esteira distante. Este modelo se ajustou bem com o campo não perturbado a montante da turbina. O modelo de viscosidade turbulenta é um modelo de esteira com equacionamento original de segunda ordem para obter um campo de velocidade. Contudo, é apresentado e calculado com uma simplificação para primeira ordem, obtendo-se somente a velocidade na linha de centro. Este modelo tem o melhor ajuste com a simulação. A metodologia adotada para simulação numérica do escoamento apresenta boa concordância com os resultados experimentais de CT, já os dados anemométricos medidos na esteira próxima não foram reproduzidos com a mesma qualidade, contudo aproximam-se de forma qualitativa. A comparação com os modelos de esteira da literatura confirma que o modelo de viscosidade turbulenta é o que mais se aproxima dos resultados da simulação. / This study presents wakes of horizontal axis wind turbines, using as model a wind turbine tested in wind tunnel. It is a two bladed wind turbine with 10 m diameter, known as UAE Phase VI, tested by NREL in the NASA Ames wind tunnel. From this experiment was obtained the geometry and measured data, as the thrust coefficient, and the characteristics of the wind tunnel. Using this experiment as model, simulations are performed with Reynolds Averaged Navier-Stokes equations and k-ω SST turbulence model, using moving mesh and permanent and transient approaches, with help of the finite volume software Star-CCM+®. Polyhedral meshes are employed in a domain with large extent downwind, for just one wind speed. There are presented three wake models, two analytical and other considered numerical, for purposes of comparison with simulated results. These wake models aims to describe the velocity field downstream of the turbine. The input data of the models are the outputs of the simulations. Besides the models for the velocity deficit, are given equations to derive the turbulence intensity on the wake, with good results. In the analytical PARK wake model, the decay constant is low, as the study case has low perturbed flow. It is noted that this constant should vary along the wake to fit the average speeds field simulated. Another analytical model proposed by Werle is presented, not showing good results when comparing with the simulation, since it shows a rapid increase in the centerline velocity on the far wake. This model fits well with the undisturbed field upwind of the turbine. The turbulent viscosity is a wake model with the original second order equation to obtain the velocity field. However, it is presented and calculated in a simplified way to first order, obtaining only the centerline velocity. This model has the best fit with the simulation. The methodology adopted for numerical simulation of the flow shows good agreement with the experimental results of CT, since the wind data measured on the near wake are not reproduced with the same quality, yet close to a qualitative manner. The comparison with the wake models from the literature confirms that the eddy viscosity wake model is closest to the simulation results.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-08-29Bitstream added on 2014-06-13T18:31:08Z : No. of bitstreams: 1 campos_md_me_ilha.pdf: 1429601 bytes, checksum: 714d3af043cc88e732fcef233741ad26 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, desenvolveu-se, implementou e testou-se um modelo numérico para simular escoamentos incompressíveis de fluidos viscosos em regime transiente, usando o Método de Elementos Finitos baseado em Volumes de Controle (CVFEM) para a discretização espacial e o Método de Passo Fracionado (time-splitting) para a discretização temporal, levando em consideração as características parabólicas, elípticas e hiperbólicas das equações de Navier-Stokes. Para a implementação computacional do método numérico, foi desenvolvido um código em linguagem fortran para simulação dos escoamentos. Depois da obtenção do código computacional e verificada a estabilidade e convergência da técnica de passo fracionado, foram feitas aplicações para simulação de casos de escoamentos internos em cavidades. Também insvestigou-se o modelo de viscosidade turbulenta de Smagorinsky com o CVFEM em passo fracionado, através da metodologia de Simulação de Grandes Escalas (LES - Large Eddy Simulation). / In this work, the main purpose has been the development, implementation and test of a numeric model to simulate unsteady, incompressible, viscous fluid flows. The Finite Element Method based on Volumes of Control (CVFEM) has been used for the space discretization and the Fractional Step Method (time-splitting) for the time discretization, taking in consideration the parabolic, elliptic and hyperbolic characteristics of Navier-Stokes equation. For the computational implementation of the numeric method, it was developed a computational code in fortran language. After obtaining the computational code and verified the stability and convergence of the technique of fractional step, simulations for the lid-driven cavity flow have been done for low Reynolds number. The turbulence effect has been considered by the model of turbulent viscosity of Smagorinsky with CVFEM in fractional step, through the methodology of Large Eddy Simulation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-09-30Bitstream added on 2014-06-13T18:57:22Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_ub_me_bauru.pdf: 543795 bytes, checksum: 581262bb224ded4effc598e684a95572 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A operação de retificação cilíndrica externa de mergulho têm sido bastante empregada no processo de fabricação de componentes que necessitem de excelente qualidade superficial obtida dentro de baixos níveis de tolerância dimensional. O tempo de centelhamento spark-out) é um parâmetro que permite que se alcance as dimensões desejadas, por meio da eliminação das deformações elásticas oriundas das intensas forças que agem na interface de contato peçaferramenta. O tempo de spark-out é definido como um período de inexistência de avanços do rebolo, todavia com remoção de material da peça que busca o posicionamento real. A experimentação envolvendo o tempo de centelhamento será aplicada na operação de retificação utilizando três métodos de lubri-refrigeração, sendo eles convencional, otimizado e MQL (Mínima Quantidade de Lubrificação) para que, desta forma, seja possível fazer uma otimização global do processo. Optou-se por trabalhar com a técnica de MQL pelo fato desta se apresentar como uma nova tendência capaz de proporcionar redução de custos e ainda evitar uma intensa degradação do meio-ambiente, ocasionada por fluidos convencionais. O desempenho do processo foi verificado por meio dos seguintes parâmetros de saída: força tangencial de corte, emissão acústica, rugosidade, desvios de circularidade e desgaste diametral da ferramenta abrasiva. Analisando-se os resultados constatou-se quais os tempos de spark-out mais adequados para o processo de retificação e também em quais condições de trabalho a técnica de MQL pode ser eficazmente empregada. / The cylindrical plunge grinding operation has been used in the process of manufacture of components that need excellent gotten superficial quality of low levels of dimensional accuracy. Spark-out time is a parameter that has been sufficiently used exactly for contributing for the attainment of good surfaces with satisfactory geometric precision. This time is defined as a period of inexistence of advances of abrasive tool, and has as purpose to allow that the elastic deformations appeared at the moment of the advance of abrasive tool are eliminated. The experimentation involving spark-out was applied in the grinding operation using three types of coolant application, conventional and optimized and the Minimum Quantity of Lubrification (MQL), witch has been seen as environmentally correctly way, joining a little quantity of lubrificant oil with an intensive flow of compressed air. The performance of the process was verified by the following parameters: tangential cutting force, acoustic emission, roughness, roundness and wear of abrasive tool. The results shows what the most efficient spark-out applied in the grinding process and either conditions MQL can be well applied.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-23Bitstream added on 2014-06-13T20:11:13Z : No. of bitstreams: 1 souza_alo_me_ilha.pdf: 3367880 bytes, checksum: b588a2dedc116340aa90ecceaabc577c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho versa sobre ondas de gravidade geradas por impacto de massas sólidas em meio líquido. Vários ensaios com materiais granulares, simulando o deslizamento, foram conduzidos em um canal de ondas provido de rampa a montante, sobre a qual esferas de vidro e seixos rolados, de diâmetros distintos, após deslizarem, vinham impactar o meio líquido gerando ondas de submersão. O canal, localizado no Laboratório de Hidráulica e Hidrometria da UNESP – Ilha Solteira, apresenta as dimensões 0,30 m de largura, 0,50 m de altura e 10,00 m de comprimento. Os ensaios com lâmina d’água variando entre 0,13 m e 0,20 m foram executados no intuito de checar algumas propriedades desse complexo processo físico de geração de ondas, quais sejam: o campo de velocidades do material granular incidente (centro de massa e frente de deslizamento), utilizando recursos de cinematografia e tratamento de imagens; determinação de alturas de ondas através de sondas capacitivas micro-controladas; e, por fim, obtenção de velocidades orbitais na zona de geração, através de sondas ADV (Acoustic Doppler Velocimeter). Com o objetivo de validar modelo numérico desenvolvido por Maciel (1991) e aprimorado por Nascimento (2001), os ensaios experimentais subsidiaram o processo de validação do referido modelo, baseado nas equações de Serre, para o caso de materiais granulares, até então não contemplado por outros trabalhos citados na literatura. Foi também brevemente testado, o que requer aprofundamento em trabalho futuro, um modelo numérico lagrangeano, apresentado no Anexo III. Na seqüência, foi também realizada uma análise da transferência de energia do material granular incidente para o meio líquido, cujo principal objetivo era de avaliar o percentual de energia cinética do deslizamento que fora convertido em energias cinética e potencial da onda gerada... / This work is about gravity waves generated by solid mass impact into liquid. Several essays with granular material, simulating a landslide, were conduced in a wave channel provided with an upstream ramp where glass spheres and pebbles (with two different diameter intervals) slide the ramp generating submersion waves. The wave channel is located at UNESP – Ilha Solteira’s Hydraulics and Hydrometrics Laboratory. Its dimension is 0,30 m (width), 0,50 m (high) and 10,00 m (length). The depth of water was from 0,13 m up to 0,20 m. Some properties of the complex physic process of landslide generated waves were investigated: granular material’s velocity field (trough cinematography method and image treatment); wave height was founded with micro controlled capacitance wave gauges; and orbital velocity was acquired by Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) gauges. The main aim was to validate a numeric model developed by Maciel (1991) further improved by Nascimento (2001) for granular material generated waves. The experimental essays were essential to the validation of the Serre’s equation based model for granular material (do not contemplated by other works in the literature). A lagrangean numeric model was briefly tested (Anexo III). The energy transfer of the granular material to waves was also analyzed with purpose to evaluate the fraction of the solid’s kinematics energy was converted in wave’s kinematics and potential energies. In the engineering context, this work brings a chapter with several analytic, semi-empiric and empiric methods of water wave’s height estimation. They are based on geometric characteristics and slide’s dynamics. Another chapter compares those methods.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-07Bitstream added on 2014-06-13T19:50:38Z : No. of bitstreams: 1 vieira_as_me_ilha.pdf: 1217264 bytes, checksum: cb21063aba699b564242c2fc4b3c3ed4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os escoamentos na superfície livre que se processam sobre forte declividade podem desenvolver instabilidades ao cabo de tempo finito. Tais instabilidades aparecem sob formas de ondas tipo “hydraulic jumps” bem espaçados e são denominadas Roll Waves. Estas ondas, longas e periódicas, podem ser contínuas ou descontínuas; contínuas em problema Shallow Water viscoso e descontínuas para o caso não viscoso. Tal fenômeno pode ser observado tanto em escoamentos naturais como em canais artificiais e vertedouros de barragens. Tratando-se de escoamento de Fluidos não newtonianos, tal fenômeno pode ser visto facilmente em lavas torrenciais, avalanchas ou “debris flows”. Nesta dissertação foram analisados matematicamente e numericamente o comportamento e as condições de existência para a formação de Roll Waves em escoamentos laminares e turbulentos. Em escoamentos turbulentos toma-se como referência os trabalhos realizados por Maciel (2001) numa reologia Binghamiana. Para escoamentos laminares, cita-se o trabalho de Mei (1994) em uma reologia tipo Power Law. No plano numérico, para escoamentos turbulentos, foram utilizadas rotinas do MATLAB® versão 6.5 e, para escoamentos laminares, rotinas em FORTRAN 90; onde pôde-se analisar e comparar resultados para diversas reologias. O foco desta dissertação foi tratar o problema Roll Waves como uma instabilidade na vizinhança do regime uniforme para Fluidos não newtonianos, em regimes turbulentos e laminares. A reologia tratada e representativa de diversos escoamentos na natureza foi a de Herschel Bulkley. A partir desta dissertação deixa-se, como perspectiva futura, um estudo mais aprofundado sob formação de ondas em fluidos hiperconcentrados tipo Herschel Bulkley com abordagem experimental a fim de validar resultados apontados nesta pesquisa. / Flows that happen over strong slope with free surface can develop instabilities after some finite time. Such wave shaped instabilities appear in the flow and are of the type “hydraulic jumps” well spaced and they are called Roll Waves. Those waves are long and periodic, continuous or discontinuous, continuous in viscous Shallow Water problems, and discontinuous for the inviscid case. Roll Waves are uncommon in natural flows, but they are common in man made channels and dams spillway. For flows of non Newtonian fluids such phenomenon can be seen easily in lava torrent, avalanche and debris flow. In this work it were mathematically and numerically analyzed the behavior and the existence conditions for the generation of Roll Waves within laminar and turbulent flows. For turbulent flows it is taken as reference the works done by Maciel (2001) dealing with a Bingham rheology. For laminar flows the reference is the work done by Mei (1994) using a Power Law rheology. Numerically, for turbulent flows it were used MATLAB® 6.5 procedures and for laminar flows FORTRAN 90 procedures were developed. Using these reference procedures it was obtained compared and analyzed results for several rheologies. This work left as future perspective a deeper study about the generation of waves in hipper concentrated fluids such as Herschel Bulkley fluid, with an experimental approach aiming to validate results produced. The focus of this work was to treat the so called Roll Waves problem as an instability in the vicinity of the uniform flow regime for non Newtonian fluids under laminar and turbulent flow regimes. The Herschel Bulkley rheology that was treated in this work is representative of several flows that happen in nature.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-19T18:32:02Z No. of bitstreams: 1 154555.pdf: 1885807 bytes, checksum: 844e1b5833636b9a313b678e025bf715 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T18:32:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 154555.pdf: 1885807 bytes, checksum: 844e1b5833636b9a313b678e025bf715 (MD5) Previous issue date: 1980-12 / Apresenta um estudo sobre “risers” de perfuração usados por plataformas semi-submersiveis na perfuração de poços em águas profundas. Inicialmente, e apresentado um estudo acerca do equilíbrio estático. Isto permite dimensionar “risers” para condições normais de operação. O dimensionamento considera o tracionamento do “riser”, as condições naturais e os parâmetros de perfuração pertinentes. A seguir, e apresentado um breve estudo sobre vibrações livres. Finalmente, é feita a análise de vibrações transversais induzidas por vórtices, o que pode ocorrer em regiões de fortes correntezas. O modelo matemático foi postulado por Skop e Griffin e sua solução foi feita pelo método da forma normal. O método proposto permite a construção da resposta em frequência do “riser” próximo a uma condição de ressonância. / Presents a study about drilling risers used by semisubmersible platforms in order to drill wells in deep waters. Firstly, a study about static equilibrium is presented. This allows to select adequate risers for places with usual natural conditions. The selection takes into account the riser tension, the natural ·conditions and the pertinent drilling parameters. Then, a brief study about free vibrations is presented. Finally, the analysis of transverse vibrations induced by vortex-shedding is dane. These vibrations can occur in places of strong marine currents. The mathematical model was postulated by Skop and Griffin and its solution was dane by the normal form method. The proposed method allows the construction of the riser frequency response near a resonance condition.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:53:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotalSuylan.pdf: 2164456 bytes, checksum: 5719700a3971e805d7b73101e7c13cef (MD5) Previous issue date: 2013-07-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Bentonite clays may be defined as a clay consisting predominantly of the smectite group clay minerals, particularly montmorillonite. There is naturally organophilic bentonite clays, these can be modified by specific treatments with surfactants (ionic or nonionic), passing to its hydrophobic nature hidofílica. Organophilic clays are widely used in drilling fluids non-aqueous, these fluids are mixtures of different components used in a well bore. One of the basic characteristics of drilling fluids is to minimize physical and chemical changes of the formations to be drilled. Recent studies have demonstrated the influence of clay, and presence of a dispersant surfactant rheology of the fluids. In this study we verified the influence of clay and surfactant in the production of organoclays using a route alcoholic and was therefore analyzed the rheology of non-aqueous fluids. Therefore, we performed the characterization of samples of clays; through thermogravimetric analysis, X-ray Diffraction, Differential Thermal Analysis and Particle Size Analysis for the organoclays were characterized by XRD and X-ray fluorescence were eventually produced in non-aqueous fluids according to Petrobras to perform normalization of rheological tests. The results indicated that the influence of the ratio clay / surfactant and the route alcoholic on the rheology of non-aqueous drilling fluids. / Argilas bentoníticas podem ser definidas como sendo uma argila constituída essencialmente de argilominerais do grupo das esmectitas, especialmente a montmorilonita. Não sendo as argilas bentoníticas naturalmente organofílicas, estas podem ser modificadas através de tratamentos específicos com tensoativos(iônicos ou não-iônicos), passando sua natureza de hidofílica para hidrofóbica. As argilas organofilicas são amplamente utilizadas em fluidos de perfuração não-aquosos, estes fluidos são misturas de diferentes componentes utilizados em uma perfuração de poço, ao acréscimo de aditivos aos fluidos é com intuito de otimizar suas propriedades como por exemplo: suportar a parede do maciço, limpeza do poço, evitar a invasão do filtrado e os danos na formação e o controle da pressão e teor de cascalhos em suspensão. Uma das características básicas dos fluidos de perfuração é minimizar alterações físicas e químicas das formações a serem perfuradas. Estudos recentes demonstraram a influência do tipo de argila, tensoativo e presença de defloculante na reologia dos fluidos. Neste trabalho verificamos a influência do teor de argila e tensoativo na produção de argilas organofilicas, utilizando uma rota alcoólica e conseqüentemente foi analisado a reologia dos fluidos não aquoso. Os resultados evidenciaram que existe influência da razão argila/tensoativo na reologia dos fluidos de perfuração não aquosa.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-07-30Bitstream added on 2014-06-13T20:48:14Z : No. of bitstreams: 1 santos_fl_me_ilha.pdf: 5580224 bytes, checksum: 7664797be424662e0d0d1021e9ee4dc5 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Em função da concentração de material sólido, misturas resultantes de argila e água conferem, via de regra, propriedades não-Newtonianas. Essa concentração passa a variar com a granulometria e a composição do mineral do sedimento, bem como com a qualidade da água. Algumas tentativas foram feitas na busca de melhor explicar a reologia e a dinâmica global dessas misturas nessa última década, notadamente no contexto de lavas torrenciais e misturas hiperconcentradas. Essa dissertação de mestrado tem por objetivo desenvolver uma caracterização reológica de misturas sólido-líquido (água+argila caulinítica e água+areia fina+argila caulinítica) com diferentes concentrações em volume (Cv) para as quais são determinadas, a partir de ensaios de reometria de precisão, as propriedades tais como a viscosidade aparente, tensão crítica de cisalhamento e curva de tensão de cisalhamento x taxa de deformação. Verificou-se, em condições controladas, a influência da temperatura, pH e concentração em volume (Cv) sobre a curva reológica dessas misturas, além de eventuais fenômenos de tixotropia e modo de preparo. O modelo reológico melhor ajustado para as argilas foi o de Herschel-Bulkley ( ( )n τ =τ c + k γ& ), onde: τ é a tensão de cisalhamento; τc é a tensão crítica (ou rigidez inicial); k é um termo de consistência (viscosidade aparente); n é o índice de escoamento; e dy γ& = du é a taxa de deformação. Obtém-se também, a partir de uma análise quantitativa global, leis de evolução dos diversos parâmetros reológicos em função da concentração em volume. Após a etapa de caracterização física e reológica das misturas, realizaram-se, sob condições controladas, ensaios dinâmicos através de escoamentos de lamas em canal inclinado. Nesses ensaios foram medidos os parâmetros lâmina normal, vazões... ; n is flow index; and dy γ& = du is shear rate. It is also obtained, from a global quantitative analysis, evolution laws of the several rheologics parameters in function of the solid volume concentration. After the stage of rheological and physical characterization of mixing samples, dynamics experiments were made, under controlled conditions, than the flow of mud was observed in the open channel. These analyses were made in order to examine the behavior of parameters such as: normal depth, discharge and velocities. In fact, the experience showed that is possible to deduce wall friction laws from the rheological proprieties based on high mud concentrated suspensions and the dynamic of these muds.

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Mônica Feijó Naccache / Resumo: Rompimentos de Barreira são fenômenos caracterizados por um campo de escoamento inicialmente represado e submetido nos instantes subseqüentes a uma liberação abrupta. Diversos modelos matemáticos e leis de comportamento reológico podem ser associados a este problema e cada um deles deve ser estudado e compreendido de maneira a predizer, a partir de testes físicos e numéricos, sua adequação à descrição da evolução espaço-temporal de frentes resultantes deste fenômeno, tipo ruptura de barragem, retendo água , rejeitos ou materiais de reologia complexa. O desenvolvimento de técnicas analíticas possibilitou entender de maneira impar o desenvolvimento desses fenômenos, porém, a difícil obtenção de dados que alcançassem consonância com aqueles obtidos experimentalmente, demonstrava a fragilidade desse tipo de análise perante a descrição de sistemas dinâmicos complexos. Sendo assim, optou-se pela tentativa de recriar estes fenômenos a partir de técnicas que utilizassem a manipulação de equações governantes completas. Sistemas contínuos podem ser analisados através de aproximações discretas, resultando em valores realísticos, muito próximos aos obtidos experimentalmente, e a capacidade computacional atual, permite diminuir sensivelmente os erros envolvidos, aumentando cada vez mais a consistência física destes métodos. Neste trabalho utilizou-se o software comercial ANSYS-CFX para simular os fenômenos de ruptura de barreira, configurando a reologia de dois materiais, o Carbopol 940 representando um material de reologia complexa (Herschel-Bulkley) e o Glicerol (Newtoniano), esses dados foram então confrontados com os obtidos experimentalmente através de um modelo em escala reduzida. Campos de velocidade, pressão e evolução temporal das frentes foram analisadas, verificando-se valores com grande consonância entre numérico e experimental, mostrando uma grande consistência física dos métodos utilizados / Abstract: The Dam Break problem is a phenomenon characterized by a flow field initially dammed and submitted in the subsequent moments of an abrupt release. Various mathematical models and laws of rheological behavior may be associated with this type of problem and each must be studied and understood in order to predict from physical and numerical tests the temporal evolution of their fronts resulting from this phenomenon, type Dan Break problems, retaining water or rheology complex materials. The development of analytical techniques enabled the understanding the development of these phenomena, however, the difficulty to obtain a reach agreement data with those obtained experimentally, showed the fragility of this type of analysis to the description of complex dynamic systems. But, it was decided by attempt of recreate these phenomena from techniques that use the manipulation of complete government equations. Continuous systems can be analyzed by discrete approximations, leading to realistic values, very close to those obtained experimentally, and current computational capacity, enables to reduce the errors involved significantly, increasing the consistency of these physical methods. This work used the commercial software ANSYSCFX to simulate the phenomena of breaking the barrier, setting the rheology of two materials, the Carbopol 940 representing a material of complex rheology (Herschel-Bulkley) and glycerol (Newtonian), these data were then compared with those obtained experimentally using a model in scale. Fields of velocity, pressure and temporal evolution of the fronts were analyzed. Found very similar values between numerical and experimental simulations, showing the physical consistency of the methods used / Mestre