[pt] Neste trabalho estudamos o comportamento dinâmico de um gás granular a baixa densidade do ponto de vista hidrodinâmico. Fizemos também uma análise de instabilidade linear das equações de Navier-Stockes para tais sistemas. Finalmente, construímos um modelo de sistema de celulas dinâmicas para simular computacionalmente esses sistema e o aplicamos a um gás granular, a fim de entender um pouco mais sobre seus comportamentos dinâmicos, sob diversas condições de contornos externos. / [en] In this work we study the dynamic behavior of a granular gas at low density from the hydrodynamic point of view. We also perform a linear instability analysis of the Navier- Stockes for such systems. Finally we construct a cell dynamic systems model to simulate computationally these systems and apply it for a granular gas in order to understand a little more about its dynamic behavior, under several boundary conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T14:39:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267428.pdf: 1545897 bytes, checksum: 0c239535e727eb936129816c82ebd01e (MD5) / A Lagoa da Conceição (27°34'S e 48°27'O), classificada como laguna e situada no município de Florianópolis/SC conecta-se ao mar pelo Canal da Barra da Lagoa e forma um sistema estuarino caracterizado por ecossistemas localizados na interface oceano/terra; complexos e altamente produtivos. Este trabalho faz parte de um projeto que o Laboratório de Hidráulica Marítima (LaHiMar) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) vem desenvolvendo na Lagoa da Conceição, desde 2004, em uma linha de pesquisa de estudo da circulação e dispersão de poluentes em ambientes estuarinos e costeiros do litoral de Santa Catarina. A presente proposta visou estudar a circulação da Lagoa por meio da modelagem a hidrodinâmica com a utilização do MOHID. Com o intuito de verificar o comportamento da laguna frente a diferentes descargas de água doce, foram estudados de três cenários: o primeiro forçado apenas com o nível medido na estação maregráfica em mar aberto (Vazão Nula), outro com o nível medido em mar aberto associado a uma contribuição do rio João Gualberto de vazão constante e igual a 1m3/s e o terceiro cenário forçado com o nível em mar aberto associado a uma vazão sintética do rio João Gualberto variando de acordo com o regime pluviométrico. Esta vazão sintética foi modelada pelo modelo Curva Número (CN) do Natural Resources Conservation Service (NRCS) do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos e ajustado para ter média igual a 1m3/s. Ao serem analisados os níveis médio da laguna em 3 pontos em seu interior (Norte, Centro e Sul) e a penetração da onda de maré no canal em 10 pontos ao longo do canal verificou-se uma forte elevação do nível em todos os compartimentos da laguna com uma defasagem de tempo variável em relação ao Ponto O por ocasião de um forte evento hidrológico. A análise harmônica demonstrou que os efeitos meteorológicos não se evidenciam nas altas freqüências e que há uma redução da ordem de 99,5% da variância entre os sinais nos Pontos O e L e um atraso maior dos constituintes diurnos e um ligeiro aumento do número de forma. O nível meteorológico foi analisado por análise espectral. O alinhamento das séries, por correlação cruzada, possibilitou a verificação de um menor atraso de fase relativo dos Pontos O e L no cenário de vazão variável. A análise espectral do nível meteorológico demonstrou como é significativo o período de ocorrência de sistemas frontais, de cerca de 5 dias, contudo este fato ficou menos evidenciado no cenário de Vazão Variável, onde foram obtidos valores menores das funções ganho e coerência quadrática em relação às demais simulações. O modelo MOHID é uma ferramenta eficaz e permitiu alcançar resultados compatíveis com trabalhos de Andrade (2001), Pereira (2004) e Rocha (2007) que realizaram diferentes abordagens para análise do comportamento hidrodinâmico da laguna e do canal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Programa de Pós-Graduação em Geografia, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2012-10-25T12:06:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280536.pdf: 1109467 bytes, checksum: 72e555876c071bdb1ad00a3e768076b0 (MD5) / O presente trabalho busca um entendimento dos processos de circulação e mistura no Sistema Estuarino-lagunar do Itapocu, entre os municípios de Barra Velha e Balneário Barra do Sul. A pesquisa visa o entendimento desses processos tendo como objetivos a determinação dos principais parâmetros físico-químicos da coluna d'água, tendo como referências a salinidade, temperatura, turbidez, oxigênio dissolvido e pH. Além desses parâmetros foi realizada uma investigação sobre o padrão de circulação das correntes nas proximidades da desembocadura do Sistema Estuarino-lagunar do Itapocu, a aquisição desses dados foi viabilizada pela utilização de um ADCP, que realiza um perfilação identificando as direções e velocidades das correntes. A estratégia amostral foi definida contemplando quatro campanhas amostrais, uma a cada estação do ano, para que se obtivesse uma leitura da variabilidade sazonal das propriedades, esses trabalhos eram sempre realizados sob a condição de Sizígia, durante um ciclo de completo de maré (13 horas). Os parâmetros hidrodinâmicos se mostraram fortemente dependentes das condições meteorológicas, foi claramente percebida a influência das águas continentais, através do rio Itapocu, nos episódios de chuvas mais intensas. Nesses casos devido o aumento da vazão fluvial e diluição das águas marinhas, por vezes não pode ser percebida uma estratificação da coluna d'água. O mesmo pode ser notado nas condições de menor intensidade das chuvas, só que nesse caso há um predomínio das águas marinhas ao longo da coluna. As correntes na desembocadura do sistema foram de baixa intensidade e mostraram a multiplicidade das forças naquela área, revelando um padrão irregular no seu sentido em algumas das campanhas amostrais. / The present essay tries to show some understanding of the processes of the flow and the mixture on the Itapocu Lagoon-Estuary System, between the cities of Barra Velha and Balneário Barra do Sul. The research shows the understanding of those processes having as objectives the determination of the main physics-chemical features of the water column, having as references the saltiness, temperature, turbidity, diluted oxigen and pH. Besides these features, an investigation about the standard of the stream flowing near the mouth of the Itapocu Lagoon-estuary System was realized, the acquisition of these data was straightened due to the use of a ADCP, which realizes a perfilation identifying the directions and the speed of the streams. The showing strategy was defined contemplating four sampling campaigns, one in each season of the year, so that a sample of the season of the variability of the properties was obtained, these works were always realized under the Sizígia condition, during a complete tide cycle (13 hours). The hidrodinamical parameters showed themselves strongly dependent on the weather forecast conditions, the influence of the continental Waters were clearly realized, throughout Itapocu river, on the more intense raining episodes. In these cases due to the rising of the water flow and the diluition of the sea waters, a stratification of the water column sometimes cannot be realized. The same cannot be noticed on the conditions of minor raining intensity, but in this case there is a predominance of sea Waters along the column. The streams on the mouth of the system have been the ones of low intensity and have shown the multiplicity of the forces in that area, revealing an irregular standard in its way in some of the sampling campaigns.

[pt] Neste trabalho a análise do comportamento de sistemas rotativos do tipo eixo-rotormancal é estendida para incluir os efeitos da presença de mancais hidrodinâmicos na resposta dinâmica. Estes efeitos estão associados à não-linearidade da força de reação exercida pelos suportes sobre o eixo e dependem dos deslocamentos, velocidades transversais e da rotação própia do rotor. A modelagem estrutural do sistema é obtida empregando-se o método dos elementos finitos. O eixo é representado pelo modelo de viga de Timoshenko com dois nós, quatro graus-de-liberdade por nó, e a interpolação do campo de deslocamentos é obtida utilizando-se as funções de Hermite. Os rotores são modelados empregando-se elementos de inércia concentrada associada aos graus-de-liberdade de um ponto nodal do modelo. E, na representação dos mancais hidrodinâmicos utilizou-se a equação de Reynolds, com as hipóteses simplificadoras para mancais curtos, obtendo-se a solução para a distribuição de pressão do filme de óleo em forma fechada. Essa distribuição de pressão permite a obtenção dos coeficientes das matrizes e rigidez e de amortecimento associadas aos graus de liberdade do eixo no ponto nodal de representação do mancal. Para a integração temporal do sistema de equações diferencias utiliza-se o procedimento passo-a-passo, tendo-se implementado os métodos implícitos de Newmark e Wilson – teta, na forma incondicionalmente estável. Devido à não-linearidade das equações obtidas com a presença dos mancais hidrodinâmicos, em cada intervalo de tempo utiliza-se o procedimento de Newton-Raphson modificado para a correção da solução numérica obtida com outros resultados analíticos/numéricos disponíveis na literatura. Também, uma representação numérica para mancais hidrodinâmicos segmentados é apresentada, utilizando-se o desenvolvimento teórico para mancais simples. Neste caso a avaliação do procedimento numérico é fornecida comparando-se a solução numérica com resultados experimentais obtidos dos rotores de usina hidrogenada avaliada pelo CEPEL. Em ambos os procedimentos o rotor idealizado de jeffcott é empregado no estudo de casos. Verifica-se que os principais resultados associados aos efeitos da precessão auto-excitada (oil whirl), de chicoteamento (oil whip), e da estabilização dinâmica do sistema são reproduzidos pelos modelos numéricos utilizados. / [en] In this work a formulation for the analysis of shaft-rotor-bearing type rotating systems is extendend to accommodate the effects of hydrodynamic bearings in its dynamic response. These effects, which are associated to the nonlinear force on the shaft at the bearings, are dependent of the transverse displacements, transverse linear velocities an the angular veolicty of the shaft. The structure behavior is modeled by employing the finite element method. The shaft is represented by the two node timoshenko model for bearns, with four desgrees-of-freedom per node and Hermite interpolation functions to represent the displacement fields along the bearn axis. Rotors are modeled by using concentrated inertia elements associated to the shaft degrees-of-freedom at the bearing nodal point. In the numerical analysis considering the time integration of the system differential equation, a step-by-step procedure was employed with the newmark technique in this unconditionally stable form. Due to the nonlearities associated with the hydrodynamic bearings, the solution of the system of equations is obtained using a modified Newton-Raphson precedure at each time step for solution convergence. In the evaluation of the proposed computacional system, comparison with solutions obtained from analytical/numerical results available in the literature are used. Also, a numeric represemtation of tilting-pad bearings is presented using the theory for plain journal bearings, under the same simplified conditions. In this case an evaluation of the numerical procedure is given by comparing calculated solutions with experimental results obtained from the evaluation of a hydrogenaration plant provided by CEPEL-Brazilian Research Center For Eletrobras. In both plain an tilting-pad journal bearing numerical procedures, the idealized Jeffcott rotor is employed as a case study for different operating conditions. As a result, it is shown that the solutions associated to the main oil whirl and oil whip effects and afterwards dynamic stabilization are represented by the proposed numerical procedures employed.

[pt] Na produção de petróleo, durante a recuperação secundária, a injeção de água no reservatório de petróleo com o objetivo de deslocar o óleo até o poço produtor pode levar a um regime de escoamento bifásico onde ocorre a formação de emulsões. As emulsões são um problema para a indústria do petróleo porque produzem perda de carga nas linhas de produção e tornam difíceis os processos de separação óleo-água, gerando altos custos. Este fenômeno ainda não é bem entendido e não é exclusivo do que ocorre no meio poroso porque também está presente nas diferentes etapas da produção de petróleo. Este trabalho foi focado na formação de emulsões no meio poroso de um reservatório, considerando especialmente o escoamento bifásico na escala de poros. Assim foi utilizada uma junção de micro canais em T para descrever o que poderia acontecer na união de duas gargantas de poros em um reservatório de petróleo. Neste caso utilizamos a técnica de formação de gotas por fluxo cruzado estudada e desenvolvida, nas últimas décadas, na área de micro-fluídica. Através da injeção de dois líquidos imiscíveis nos canais que formam a junção, foi estabelecido um regime estável de formação de gotas. Para estudar a influência das diferentes variáveis do processo na formação de gotas, foram variadas as vazões dos líquidos injetados e suas propriedades, como viscosidades e tensão interfacial. Os resultados mostram que os diferentes regimes de escoamento e formação de gotas observados não são só uma função do número de capilaridade da fase contínua, como sugere a literatura para junções micro-fluídicas T de seção retangular. Nos experimentos desenvolvidos neste trabalho, nos quais a seção reta dos canais é oval e a fase contínua é a fase aquosa, as características da fase dispersa, como vazão e viscosidade, tiveram uma grande influência no processo de formação de gotas. / [en] In oil production, during secondary recovery, water injection into the reservoir to displace oil towards the production well generates different phenomena, among which is emulsion formation. Emulsions are a problem for the oil industry, because they change the pressure drop in production lines and hardens the process of separating oil-water, generating high operating costs. Emulsion formation in oil production is not yet well understood and it does not only occur in porous media, emulsion formation also occurs during different stages of oil production. This work was focused on the emulsion formation in porous media specifically considering the pore scale two phase flow. A T-junction microfluidic device was used as a model of the union of two pore throats in a porous media. We studied droplet formation in cross-flowing streams, a technique studied and developed in the past decade in the area of microfluidics technologies. Through the injection of two immiscible liquids in the channels of the device, we established a stable droplet formation regime. To study the influence of different variables that govern drop formation, we varied the flow rates of both immiscible phases and their properties, such as viscosity and interfacial tension. The results show that the different regimes observed are not only a function of capillary number, defined based on the continuous phase, as suggested in the literature for microfluidic T junctions with rectangular cross section. In our experiments the cross section of the channel had an elliptic shape and the continuous phase was aqueous, and the characteristics of the dispersed phase had a great influence in the process of drop formation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:40:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326576.pdf: 9235181 bytes, checksum: 7d27d3bcbd803f4dff580cd07438da59 (MD5) Previous issue date: 2013 / A praia da Armação vem sofrendo com um intenso processo erosivo, especialmente no setor sul da praia. Em 2010, ondas de alto nível energético associadas a uma elevada maré meteorológica atingiram toda a praia, destruindo mais de 70 casas. A prefeitura então decretou estado de emergência e iniciou obra emergencial de proteção. Partindo desta problemática, este trabalho se propôs a estudar os processos hidrodinâmicos e morfológicos que regem a praia da Armação, a fim de identificar as possíveis causas desta erosão e gerar informações que possam auxiliar em intervenções futuras de recuperação. Foram levantadas informações de evolução da ocupação urbana, taxas de variação da linha de costa, granulometria, perfil praial e clima de ondas. A partir destas informações foi possível começar a entender os processos ocorrentes na enseada, além destas serem utilizadas na modelagem de propagação de ondas e de transporte sedimentar e morfologia, realizada através do modelo numérico Delft3D. Para a modelagem de 30 anos de dados de ondas, foram selecionados 12 casos de ondas representativos para a região de interesse. Os resultados mostraram que o sistema praial da praia da Armação sofre influência de 4 sistemas de ondas principais: nordeste, leste, sudeste e sul. Sendo os sistemas de sudeste e leste, além dos mais frequentes na região, os que possuem maior capacidade de transportar sedimentos na área de estudo. O transporte sedimentar gerado pelo sistema de ondas de sudeste tem direção de sul pra norte com uma magnitude de até 1 m³/m/hora para ondas de 1 m. Já as ondas de leste geram um transporte de norte pra sul no setor norte e central, e de sul pra norte no setor sul. E são capazes de transportar até 40m³/m/hora para ondas com altura significativa de 2 metros. Os sistemas de ondas de nordeste formam correntes paralelas a costa com direção predominante de norte para sul, com magnitude inferior a 0,5 m³/m/hora para ondas até 1 metro. E as ondas de sul, das quais a enseada da Armação é extremamente protegida, transportam sedimentos apenas no setor norte e central, com magnitude de até 0,5 m³/m/hora para ondas de 1,6 metros. Ao comparar os cenários A (atual - com molhe) e B (hipotético - sem molhe) observou-se que o molhe interrompe uma corrente de sentido sul-norte proveniente da praia do Matadeiro, sendo alimentada também pelo rio Quincas D?água, e que provavelmente abastecia este setor com um significativo volume de sedimentos.<br> / Abstract : The Armação beach has suffered intense erosion, especially in the southern sector of the beach. In 2010, waves of high energy level associated with a high meteorological tide reached all the beach, destruin of more than 70 homes. The city government then declared a state of emergency and started work or emergency protection. On this issue, this work proposes to study the hydrodynamic and morphological processes that govern the Armação beach, in order to identify the possible causes of this erosion and to generate information that can assist in future interventions recovery. So information was raised for the evolution of urban occupation , rates of change of the shoreline, grain size, beach profile and wave climate. From this information it was possible to begin to understand the processes in the beach occurring, and these are used in the modeling of wave propagation and sediment transport and morphology, ob-tained through the numerical model Delft3D. For the modeling, 30 wave data were selected from 12 cases representing waves to the region of interest. The results showed that the beach system of Armação beach Frame is influenced by four main wave systems: Northeast , East, Southeast and South. As systems Ssoutheast and East, and the most frequent in the region, which have a greater capacity to transport sediments in the study area. The sediment transport sys-tem generated wave has southeast direction from South to North with a magni-tude of up to 1 m³/m/hour to 1 m waves. Already the easterly waves generate a transport from north to south in the Northern, Central, and South to North in the Southern sector. And they are capable of carrying up to 40m³/m/hour for waves with significant height of 2. The wave systems of northeastern form chains parallel to the coast with the prevailing direction from north to south, with a magnitude less than 0.5 m³/m/hour for waves up to 1. And waves south of the cove which Frame is extremely protected, carrying only sediments in the northern and central, with a magnitude of up to 0.5 m³/m/hour for waves of 1.6 meters. When comparing scenarios A (current) and B (hypothetical) observed that the pier interrupts a current from south to north beach Matadeiro, also being fed by river Quincas D', and probably supplied this sector with a signifi-cant volume of sediment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322568.pdf: 2253344 bytes, checksum: 5d6bb5acc1500e6445c6dc50adbf7385 (MD5) Previous issue date: 2013 / Filtros plantados com escoamento horizontal subsuperficial (FHSS) são de grande interesse no tratamento de esgoto doméstico, devido à boa eficiência e aos baixos custos de implantação e manutenção. Para o dimensionamento adequado desses sistemas, é necessária uma compreensão sólida dos processos físicos e bioquímicos que se combinam para remover os poluentes. Contribuem nestes processos: solo, microrganismos, plantas e principalmente comportamento hidrodinâmico do fluido dentro do filtro. Considerando a importância da microbiota e do comportamento hidrodinâmico nos processos de tratamento de esgoto em FHSS, além da avaliação da eficiência de tratamento, foi desenvolvido um estudo microbiológico do meio filtrante e um teste com traçador químico (NaCl). É um sistema residencial (4 pessoas; 0,27 m³ dia-1), com tratamento primário em tanque séptico, seguido de um FHSS. Foram avaliados os principais parâmetros físico-químicos e biológicos do esgoto na entrada e na saída do sistema. No meio filtrante, foram avaliadas as concentrações de bactérias heterotróficas, sólidos voláteis e microrganismos visualizados por microscopia. O FHSS apresentou, ao longo de 17 meses, eficiência satisfatória, removendo, em média, 18,7 e 3,2 g m² dia-1 de DQO e sólidos suspensos, respectivamente, o que corresponde a eficiências de 80%. Com relação à microfauna avaliada no leito filtrante, os microrganismos mais abundantes foram os ciliados, seguidos por nematoides. A concentração de microrganismos foi correlacionada positivamente com a concentração de matéria orgânica e de oxigênio. No teste com traçador foi obtida uma eficiência volumétrica de 1,14 e um tempo de detenção hidráulico médio de aproximadamente 5 dias. Foi obtido um valor de 0,02 para o número de dispersão (d). Os valores obtidos para os coeficientes de cinética de primeira ordem de remoção de DQO, para os modelos clássicos aplicados aos dados do FHSS foram de 0,35 ? 0,44 d-1. Estes dados contribuem para o dimensionamento de filtros plantados, preenchidos com areia, aplicados em escala residencial para o tratamento de esgotos. <br>

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-28Bitstream added on 2014-06-13T18:38:59Z : No. of bitstreams: 1 araujo_ls_me_ilha.pdf: 2918640 bytes, checksum: 77955c3e7abab641549a8794e03fecfb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O reator aeróbio de leito fluidizado com circulação apresenta características que permitem efetuar o tratamento em apenas uma etapa. O uso deste reator torna-se atraente devido à possibilidade de mantê-lo com uma alta concentração de biomassa ativa, propiciando seu porte compacto, conseqüência do reduzido período de detenção hidráulica. A eficiência do biofilme no tratamento depende das condições hidrodinâmicas do reator, uma vez que sua espessura pode ser alterada de acordo com a velocidade de circulação, e a transferência de oxigênio através de suas camadas depende da vazão de ar injetada no sistema. O trabalho propôs-se a investigar a influência da relação entre diâmetros dos tubos concêntricos em quatro configurações, mantendo o diâmetro externo constante e igual a 250 mm e alterando o diâmetro interno entre 100, 125, 150 e 200 mm, proporcionando relações Ae/Ai iguais a 5,25; 3,00; 1,78 e; 0,56, respectivamente. O tubo interno possui 2,22 m e é posicionado 0,05m acima do fundo do reator. A altura estática da coluna de fluido foi 2,35 m. Os ensaios hidrodinâmicos – velocidade do líquido, fração volumétrica de ar, tempo de mistura – e os de transferência de oxigênio foram realizados para vazões de ar até 2500 l/h em meio bifásico e em meio trifásico com concentrações de areia iguais a 30, 70, 100 e 150 g/l. O diâmetro interno de 125 mm foi o mais eficiente na indução de velocidade de circulação do líquido. A fração volumétrica de ar aumentou com o aumento do diâmetro interno para mesmas velocidades superficiais de ar, com exceção do menor diâmetro, o qual apresentou comportamento diferenciado dos demais. Os reator com diâmetro interno de 150 mm apresentou maiores valores de KLa para as mesmas vazões de ar. Observou-se que a adição de sólidos causou um decréscimo da velocidade do líquido e da fração... / Aerobic internal-loop airlift reactor has some characteristics that allow wastewater treatment in a single stage. The attractive to use this kind of reactor is mainly because of its capacity of maintaining a high active biomass concentration into it, which induces its small structure, in a consequence of its small hydraulic detention time. The biofilm efficiency in the treatment depends on reactor’s hydrodynamic conditions. The structure of the biofilm and the oxygen transfer into its layers is affected by the liquid velocity induced by the air flow rate. This work proposed an investigation about the influence of the diameter of the concentric tubes, using four geometric configurations. The model had a 250 mm external tube and the inner draft tube with diameters of 100, 125, 150 and 200 mm, which means AD/AR equals to 5.25, 3.00, 1.78 and 0.56, respectively. The draft tube’s height was 2,22 m and was positioned 0,05 m above the bottom of the reactor. The static fluid height was 2,35 m. The hydrodynamic tests – liquid velocities, gas hold up, mixture time – and the oxygen transfer tests were conducted for two and three-phase systems, with variable air flow rate up to 2500 l/h. The solid phase concentrations used were 30, 70, 100 and 150 g/l. The 125 mm reactor was the most efficient in inducing the liquid circulation velocity. The gas hold up increased with the increasing of the draft tube diameter, for same superficial gas velocities, excepting the 100 mm, which showed a different behavior. The 150 mm reactor presented the highest values for KLa for the same air rate. It was noticed that the solids addiction decreased the liquid velocity, gas hold up and oxygen transfer. Hydrodynamics equations found in literature showed a limited applicability, evidencing the necessity of relations capable to reach the most different configuration for this kind of reactor. A mass transfer mathematic...(Complete abstract click electronic acces below)

[pt] A estabilidade do escoamento estratificado de ar e água, sujeito a perturbações periódicas no nível de líquido, é investigada numericamente em um duto horizontal. Selecionou-se o Modelo de Dois Fluidos unidimensional para a simulação do escoamento. As equações de conservação de massa e de quantidade de movimento linear para as fases gás e líquido são discretizadas de acordo com o método dos Volumes Finitos. O acoplamento entre as equações é resolvido sequencialmente com uma versão modificada do método PRIME. Perturbações no nível de líquido foram introduzidas de maneira controlada na entrada da tubulação. A evolução dessas perturbações, ao longo da tubulação, é analisada e os resultados são comparados com as previsões fornecidas por um modelo baseado na teoria linear de Kelvin-Helmholtz. A velocidade de propagação, a frequência e o número de onda das perturbações apresentam excelente concordância entre a simulação e modelo, indicando que, de fato, ambas abordagens são capazes de prever características fundamentais dessas ondas. As taxas de crescimento previstas pelo modelo e as obtidas na simulação, também, foram comparadas apresentando razoável concordância. Os resultados mostram que a frequência da perturbação tem influência na taxa de amplificação e que ondas com frequências mais altas tendem a serem mais instáveis. Para tubulações longas, efeitos não lineares podem ser observados em regiões afastadas da entrada da tubulação. Nesse estágio é possível observar alterações no mecanismo de crescimento das perturbações. / [en] The stability of stratified air-water flow under the influence of periodic disturbances in the liquid level is investigated numerically for a horizontal pipe. One-dimensional two-fluid model is used for flow simulation. Conservation equations for mass and linear momentum are discretized for both phases using a finite volume method. Coupling between equations is achieved by sequentially solving a modified version of PRIME method. Controlled disturbances are introduced in the flow by oscillating the liquid level at the pipe inlet. The evolution of the generated disturbances along the pipe is analyzed and the results are compared with predictions given by a model based on linear theory of Kelvin-Helmholtz (KH). An excellent agreement is obtained for velocity, frequency and wave number of the perturbations. This indicates that both approaches are capable to predict the fundamental characteristics of the waves. Amplifications rates predicted by simulation and model have been also compared and the results show a reasonable agreement. It is found that the frequency of the perturbations plays a role in the amplification rate. For increasingly higher frequencies the disturbances tends to be more unstable. The analysis is extended for long pipes, in such cases the growth rates changes at locations far from the inlet. It is conjectured that non linear mechanisms are related to observations.

[pt] Neste trabalho estudamos o comportamento dinâmico de um gás granular a baixa densidade do ponto de vista hidrodinâmico. Fazemos também uma análise de instabilidade linear das equações de Navier-Stockes para tais sistemas. Finalmente, construímos um modelo de sistema de Células Dinâmicas para simular computacionalmente esses sistemas e o aplicamos a um gás granular, a fim de entender um pouco mais sobre seus comportamentos dinâmicos, inclusive a formação de aglomerados, sob as mais variadas condições de contorno. / [en] In this work we study the dynamic behavior of a granular gas at low density from the hydrodynamic point of view. We also perform a linear instability analysis of the Navier- Stockesfor for such systems. Finally, we construct a cell dynamic systems model to simulate computationally these systems and apply it for a granular gas in order to understand a little more about its dynamic behavior, enclose formation of clusters, under several boundary conditions.