Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 457571.pdf: 10390298 bytes, checksum: e0a909718de3206b7518ce4a359dd921 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Gravity currents begin when two fluid bodies, with different densities, collides one against other, starting a relative movement in both. This currents are called polydisperses when the excess in density is due to the presence of more than one type of particles, which are characterized by their diameter, diluted in dispersant phase. The purpose of this research is to investigate, using Direct Numerical Simulation (DNS), how different combinations of fine and coarse particles affect the dynamics of the current when two different boundary conditions are imposed on the bottom wall of the domain. There is also interest, using 3D simulation, in investigate how the main tri-dimensional structures influences in its dynamics. Data of an experimental work are used to validate and compare the results for the final deposit profile and front evolution of the current. The suspended mass and complete energy budget are also presented. Two-dimensional simulations showed that the addition of a small amount of fine particles, into a current predominantly composed by coarse particles, affect more significantly the features of the flow than the opposite. Comparisons show us the inability of the two-dimensional simulation to reproduce accurately the intense turbulence generated in 3D, resulting an error in the dissipation term due to convective motion. / Correntes de gravidade tem in?cio quando corpos fluidos de diferentes densidade se encontram, dando in?cio ? um movimento relativo entre ambos. Estas correntes s?o ditas poli-dispersas quando o excesso na densidade acontece pela presen?a de mais de uma fra??o granulom?trica, caracterizadas pelo di?metro da part?cula, dilu?das na fase dispersante. A inten??o desta pesquisa ? investigar, atrav?s da Simula??o Num?rica Direta (DNS), como a combina??o de diferentes propor??es iniciais de duas fra??es granulom?tricas, uma dita mais fina e a outra dita mais grossa, afeta a din?mica da corrente. Outro ponto investigado ? o comportamento da corrente quando imp?e-se, na parede inferior do dom?nio de c?lculo, duas condi??es de contorno diferentes: a) fluxo de part?culas atrav?s do fundo; b) fluxo nulo de part?culas atrav?s do fundo. Busca-se tamb?m, atrav?s de simula??o 3D, determinar como as principais estruturas tridimensionais influenciam nesta din?mica. Utilizam-se os resultados de um trabalho experimental para validar e comparar os resultados obtidos para o perfil de dep?sito e evolu??o da frente da corrente. A quantidade de massa suspensa e o balan?o completo de energias s?o apresentados. Atrav?s de simula??es 2D foi poss?vel mostrar que a adi??o de pequenas quantidades de part?culas finas, em uma corrente predominantemente composta por part?culas grossas, afeta mais as caracter?sticas do escoamento do que o contr?rio. Compara??es mostram a incapacidade da simula??o bidimensional reproduzir, de forma precisa, a intensa turbul?ncia gerada em uma simula??o tridimensional, o que resulta em erros na estimativa da perda dissipativa devida ao movimento convectivo.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-06-01T18:37:36Z No. of bitstreams: 1 DIS_BRUNO_AVILA_FARENZENA_COMPLETO.pdf: 3533193 bytes, checksum: 07fbd2635d6e8d287d26286cb6efe8b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T18:37:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_BRUNO_AVILA_FARENZENA_COMPLETO.pdf: 3533193 bytes, checksum: 07fbd2635d6e8d287d26286cb6efe8b4 (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Density currents initiate when two fluids of different densities come into contact, allowing relative movement between them. Differences in density usually are caused by temperature, salinity concentration, the presence of particles, among others.When these two fluids in addition to having different densities have different diffusive properties it is said that double diffusivity exists. This work aims at the investigation, through linear stability theory, of how the density currents instabilities that develop from particle deposition effects and double diffusivity can influence the transition to turbulence. A computer code, designed in Julia language, was initially validated with results avaiable in the literature. Subsequently, results were obtained for the two conditions cited above, they show critical values related to the particle size at which the flow is always unstable and also on the relationship of critical values between diffusive properties where double diffusivity does not interfere with instabilities development. / Correntes de densidade s?o iniciadas quando dois fluidos de diferentes densidades entram em contato, dando in?cio a um movimento relativo entre ambos. Esta diferen?a de densidades pode ser causada por diferen?as de temperaturas, concentra??o de salinidade, presen?a de part?culas em suspens?o, entre outros. Quando estes dois fluidos al?m de apresentarem diferentes densidades apresentam diferentes propriedade difusivas ? dito que existe dupla difusividade. O objetivo deste estudo ? investigar, atrav?s da teoria da estabilidade linear, como as instabilidades, que se desenvolvem em correntes de densidade sob efeitos de deposi??o de part?culas em suspens?o e de dupla difusividade, podem influenciar na transi??o a turbul?ncia. Para cumprir este objetivo foi desenvolvido um c?digo computacional atrav?s do ambiente Julia cuja valida??o foi realizada a partir dos resultados de um estudo presente na literatura. Posteriormente, resultados foram obtidos para as duas condi??es citadas anteriormente, onde foi constatado que existem valores cr?ticos relacionados ?s dimens?es das part?culas a partir do qual o escoamento ? sempre inst?vel e tamb?m valores cr?ticos da rela??o entre as propriedades difusivas onde a dupla difusividade n?o interfere no desenvolvimento das instabilidades.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 462338.pdf: 6932658 bytes, checksum: 002a8671d2441b25bba6d1226ae0b910 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Gravity currents begin when two fluid bodies, with different densities, collides one against other, starting a relative movement in both, being these processes responsible for the transport of sediment from the continental shelf into the deep ocean and the marine construction relief. When the density of sediments transported by rivers exceeds the density of the ambient fluid, it can plunge and form a submerged current, called hyperpycnal plume. The purpose of this research is to investigate, using Direct Numerical Simulation (DNS), the plunge point dynamics of these currents, being employed the Immersed Boundary Method (IBM) to simulate the slope of the continental shelf. Are investigated the influence of the fall velocity of the particle, the initial concentration of suspended sediment, the declivity of the slope in plunge point formation and consequently in the dynamics of particle sedimentation. These results were compared qualitatively with experimental case found in the literature. Quantitative discrepancies were found arising from the use of two-dimensional configuration, and also uncertainty as to the experiment data. The two-dimensional cases showed that the initial concentration of particles and the slope of the platform directly affects the position of plunge point and so little the sediment deposits profile, as the fall velocity shows opposite behavior. The 2D configuration was inefficient for low Ri numbers, showing the necessity of three-dimensional simulations. / Correntes de gravidade tem in?cio quando corpos fluidos de diferentes densidade se encontram, dando in?cio a um movimento relativo entre eles, sendo estes processos respons?veis pelo transporte de sedimento das plataformas continentais para o oceano profundo e constru??o do relevo marinho. Quando a densidade dos sedimentos trasportados pelos rios excede a densidade do fluido ambiente, a corrente gerada pode afundar, gerando uma corrente submersa, denominada pluma hiperpicnal. A inten??o desta pesquisa ? investigar, atrav?s da Simula??o Num?rica Direta (DNS), a din?mica do mergulho destas correntes, sendo empregado o m?todo das fronteiras imersas (IBM), para simular a inclina??o da plataforma continental. S?o investigadas a influ?ncia da velocidade de queda da part?cula, da concentra??o inicial de sedimentos em suspens?o, da declividade da encosta na forma??o do ponto de mergulho e consequentemente na din?mica de sedimenta??o das part?culas. Estes resultados foram comparados qualitativamente com um caso experimental encontrado na literatura. Discrep?ncias quantitativas foram encontradas decorrentes da limita??o bidimensional empregada aos casos, e tamb?m das incertezas quanto aos dados do experimento. Os casos bidimensionais mostraram que a concentra??o inicial de part?culas e a inclina??o da plataforma afeta diretamente a posi??o do ponto de mergulho e pouco o perfil de dep?sito de sedimentos, j? a velocidade de queda mostra comportamento contr?rio. A configura??o 2D mostrou-se ineficiente para baixos n?meros de Ri, mostrando a necessidade da realiza??o de simula??es tridimensionais.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-12-06T16:20:59Z No. of bitstreams: 1 DIS_FELIPE_NORNBERG_SCHUCH_COMPLETO.pdf: 1906760 bytes, checksum: 0cbecd09eb2ec152ab66879b383df442 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-06T16:20:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_FELIPE_NORNBERG_SCHUCH_COMPLETO.pdf: 1906760 bytes, checksum: 0cbecd09eb2ec152ab66879b383df442 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / The studies on transport mechanics and sediment deposition in bed slope channels has rapidly increased over the last decade, this is associated with the fact that they play a fundamental role on the formation of hydrocarbon reservoirs. This work aims to investigate, through direct numerical simulation, the plunge phenomena dynamics when a heavier density fluid, full of particles, flows into a lower density environment. Simulations were carried out with Incompact3d, a code based on a Boussinesq system for incompressible fluids was utilized. The channel?s entrance sediment concentration and flow rate influence on the plunge point and deposition profiles were investigated. Results are compared with theoretical models and physical experiments. / O estudo dos mecanismos de transporte e deposi??o dos sedimentos em canal ganhou destaque nas ?ltimas d?cadas, j? que antigos dep?sitos sedimentares no leito do mar formam importantes reservat?rios de hidrocarbonetos. A inten??o desta pesquisa ? investigar, atrav?s de simula??o num?rica direta, a din?mica do fen?meno de mergulho que ocorre quando um escoamento carregado de part?culas em suspens?o adentra em um ambiente de menor densidade. Para tanto, utiliza-se o c?digo computacional Incompact3d, baseado na solu??o da equa??o de Boussinesq para fluidos incompress?veis. ? investigada a influ?ncia da vaz?o e concentra??o de sedimentos na entrada do canal sobre o ponto de mergulho e perfis de deposi??o, e os resultados s?o comparados com modelos te?ricos e experimentos f?sicos.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-17T19:32:33Z No. of bitstreams: 1 JoseEdenilsonOliveiraReges_TESE.pdf: 5841325 bytes, checksum: 2ead9ffcd013a5ed21850074ab97c30f (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-18T00:04:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoseEdenilsonOliveiraReges_TESE.pdf: 5841325 bytes, checksum: 2ead9ffcd013a5ed21850074ab97c30f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-18T00:04:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseEdenilsonOliveiraReges_TESE.pdf: 5841325 bytes, checksum: 2ead9ffcd013a5ed21850074ab97c30f (MD5) Previous issue date: 2016-11-18 / Esta Tese ? uma contribui??o ao desenvolvimento de sensores de vaz?o na ind?stria de petr?leo e g?s. O objetivo geral do trabalho ? apresentar uma metodologia para medir as vaz?es em po?os injetores de ?gua multizonas a partir de perfis de temperatura do fluido e estimar a incerteza da medi??o. Inicialmente, foi apresentada a equa??o cl?ssica de Ramey descrevendo a temperatura do fluido como uma fun??o da vaz?o ao longo do po?o. Ent?o, foram descritos tr?s m?todos de c?lculo das vaz?es a partir do perfil de temperatura e o sensor de vaz?o foi modelado computacionalmente. Em seguida, foram calculadas as vaz?es em quatro po?os injetores multizonas, localizados no Rio Grande do Norte, a partir de perfis de temperatura medidos experimentalmente. As vaz?es calculadas foram comparadas ?s vaz?es medidas no campo. Os resultados preliminares obtidos nos Po?os 1 e 2 foram satisfat?rios. Nestes po?os, os erros m?ximos observados foram de 28,55% (Po?o 1) e 15,72% (Po?o 2). Entretanto, desvios significativos entre as vaz?es calculadas e medidas foram encontrados nos Po?os 3 e 4. Nestes po?os, os erros m?ximos observados foram de 536,84% (Po?o 3) e 335,54% (Po?o 4). Utilizando a expans?o em S?rie de Taylor da equa??o exponencial de Ramey, foi obtida uma fun??o expl?cita, linear, entre a vaz?o ao longo do po?o e a temperatura do fluido, sendo realizada uma an?lise quantitativa da incerteza de medi??o. A partir desta an?lise, foi observado que, devido ? baixa resolu??o nas medi??es de temperatura, a incerteza de medi??o expandida pode atingir cerca de 155,04% da vaz?o calculada. Foi ent?o apresentado um m?todo de c?lculo estoc?stico das vaz?es a partir das distribui??es de probabilidade das temperaturas medidas, atrav?s da Simula??o de Monte Carlo. As novas vaz?es calculadas apresentaram erros m?ximos de 3,67% (Po?o 1), 14,45% (Po?o 2), 14,62% (Po?o 3) e 22,29% (Po?o 4). Logo, a abordagem probabil?stica permitiu que as vaz?es injetadas fossem satisfatoriamente estimadas mesmo nos casos em que a resolu??o do sensor de temperatura era inadequada ? detec??o de pequenas varia??es na temperatura do fluido. Portanto, a metodologia de c?lculo das vaz?es injetadas a partir do perfil de temperatura do fluido foi validada com sucesso. / This thesis is a contribution to the development of flow sensors in oil and gas industry. The main objective of this work is presenting a methodology to measure the flow rates into multiple-zone water-injection wells from fluid temperature profiles and estimate the measurement uncertainty. First, the classical Ramey equation describing the fluid temperature as a function of flow was presented. Then, three methods to calculate the flow rates from temperature profile were described and the flow sensor was computationally modeled. Next, the flow rates into four multiple-zone injection-wells, located in Rio Grande do Norte, were calculated from temperature profiles experimentally measured. The calculated flow rates were compared to the measured flow rates. The preliminary results, obtained from Wells 1 and 2, were satisfactory. In these wells, the maximum errors were equals to 28,55% (Well 1) and 15,72% (Well 2). However, significant deviations between the calculated and the measured flow rates were found at Wells 3 and 4. In these wells, the maximum errors were equals to 536,84% (Well 3) and 335,54% (Well 4). The Ramey equation was expanded in Taylor Series and linearized to obtain an explicit, linear, function between the flow and the fluid temperature. Then, a quantitative uncertainty analysis was performed. From this analysis, it was observed, due the temperature sensor resolution, the expanded measurement uncertainty may achieve about 155,04% of the calculated flow rate. Then, the injected flow rates were stochastically recalculated from the probability distributions of the measured temperatures, through a Monte Carlo simulation. The new calculated flow rates presented maximum errors of 3,67% (Well 1), 14,45% (Well 2), 14,62% (Well 3) and 22,29% (Well 4). This probabilistic approach allowed injected flow rates to be estimated even in the cases where the temperature sensor resolution was inadequate to detection of small variations into the fluid temperature. Therefore, the methodology to calculate the injected flow rates from the fluid temperature profile was successfully validated.