Dissertação ( mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T18:33:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:29:24Z : No. of bitstreams: 1 175748.pdf: 1364119 bytes, checksum: 48bcd6d4af63931e71aa1440558cf601 (MD5) / O estudo do escoamento de fluidos em difusores radiais tem se revestido de grande interesse tendo em vista sua larga aplicação na área da engenharia. O presente trabalho é uma avaliação da metodologia apresentada por Peters (1994), o qual sugeriu uma forma alternativa para a modelação numérica de escoamentos radiais com alimentação radial: a substituição da variável V (velocidade transversal) pela variável rV (proporcional à vazão) nas Equações de Navier-Stokes, utilizando Interpolação QUICK Consistente (Hayase, 1992). No presente trabalho, adotou-se a discretização em malha desencontrada, buscando obter uma melhor estabilidade numéricas nos resultados. A implementação desta metodologia, com arranjo em malha desencontrada, gerou resultados numericamente mais estáveis e consistentes com a realidade física, reduzindo drasticamente as oscilações espúrias existentes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:23:15Z : No. of bitstreams: 1 170747.pdf: 18998237 bytes, checksum: 7ffe9d9b71463d2d49f4e15837e290d8 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo matemático, baseado na difusão molecular com reação química, de modo a representar as transferências de calor e espécies químicas (O2 e CO2) entre a maçã e a atmosfera a seu redor, durante a estocagem em atmosfera controlada e ar atmosférico. Utiliza-se neste trabalho maçãs comercializadas na região de Santa Catarina: as cultivares Royal Gala, Gala e Fuji, uma vez que estas maçãs têm a preferência do mercado nacional, sendo assim as mais comercializadas. No modelo também é considerado que o processo de respiração da fruta sofre uma reação química de primeira ordem. Os ensaios experimentais propostos permitem determinar as propriedades das maçãs, requeridas no modelo fenomenológico proposto. São determinadas experimentalmente a taxa de respiração, a concentração interna média de gás e a concentração de gás embaixo da casca da maçã, para algumas temperaturas. Com isto, obtém-se os valores das difusividades, condutâncias e a constante da taxa de reação química de primeira ordem. Os valores obtidos nos ensaios experimentais são utilizados na simulação numérica, a qual nos fornece perfis de concentração dos componentes ao longo do tempo e do raio da maçã. Resultados experimentais de temperatura e concentração de gases para armazenamento em atmosfera controlada e ar atmosférico são obtidos e comparados. Este estudo permite predizer os perfis de concentração e temperatura no interior da maçã, a partir dos dados experimentais obtidos. Os resultados numéricos obtidos, podem vir a ser utilizados para ajudar a escolher as melhores condições de armazenamento das maçãs, com o objetivo de retardar seu amadurecimento.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T15:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:04:27Z : No. of bitstreams: 1 152930.pdf: 20215246 bytes, checksum: 5cc26f6e8d0c4664ab944fcb0909bfbb (MD5) / Estudo de uma unidade de leito móvel simulado e simulação de seu comportamento através de um modelo matemático implementado em um programa computacional. O estudo envolve separações por adsorção de interesse industrial, tais como enantiômeros e carboidratos. A modelagem da unidade utiliza o modelo 'plug flow' com dispersão axial, considerando a real mudança dos pontos de admissão e coleta das correntes fluidas. As equações do modelo são resolvidas numericamente utilizando o Método de Volumes Finitos com arranjo co-localizado de variáveis e as funções de interpolação do esquema 'Weight Upstream Differencing Scheme' (WUDS). A influência de algumas condições de operação da unidade e de alguns parâmetros do modelo é analisada usando o algoritmo desenvolvido para os casos estudados. O desempenho do sistema é avaliado com base em critérios como pureza, recuperação, consumo de solvente e produtividade do adsorvente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:30:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281049.pdf: 3914038 bytes, checksum: e3329b466c7d10db4cbfdfecee50279a (MD5) / A utilização de poços horizontais na exploração de reservatórios de petróleo é cada vez mais intensa. Devido à característica dos reservatórios de possuírem grande extensão e pequena espessura, os poços horizontais têm diversas vantagens quando comparado aos verticais, especialmente pela sua maior área de contato com o reservatório. O presente trabalho tem o objetivo de propor uma forma de acoplamento entre poços horizontais e reservatórios de petróleo, empregando técnicas numéricas recentes e mais gerais, e que aos poucos vão incorporandose às metodologias usadas na indústria do petróleo. Como o objetivo é o estudo do acoplamento entre os sistemas poço/reservatório, o modelo físico empregado tem as seguintes simplificações: fluido newtoniano, escoamento isotérmico, incompressível, bifásico e imiscível, além de domínio bidimensional para o reservatório e unidimensional para o poço horizontal. O poço é considerado um duto perfurado com entrada de massa pela interface e o reservatório recebe o tratamento usual em simuladores, isto é, meio poroso. Na solução do escoamento no poço horizontal foi adotado um procedimento de marcha no qual foi considerado velocidade nula em uma extremidade do poço e pressão conhecida na outra, resultado do processo de bombeamento. O método numérico utilizado é o EbFVM (Element based Finite Volume Method), um método conservativo, importante no caso porque o acoplamento sugerido nesse trabalho é baseado na continuidade de pressão e fluxo de massa na interface poço/reservatório. A malha utilizada é do tipo não-estruturada com refino ao redor do poço. Também foi proposto um novo método para cálculo do índice de produtividade para poços horizontais quando o domínio do reservatório é bidimensional. Para a validação numérica foi utilizado o software comercial ECLIPSE e os resultados obtidos demonstram que a metodologia aqui desenvolvida pode ser estendida para problemas fisicamente mais complexos. / The use of horizontal wells in the explotation of petroleum reservoirs is continuously growing. Due to the large dimensions of the reservoirs and the small thickness, the horizontal wells have many advantages when compared to vertical wells, especially by its larger contact area with the reservoir. This paper aims to propose a mathematical procedure for coupling horizontal wells and reservoirs. Since the main goal is the coupling procedure, some simplifications are done in the physical model. They are: Newtonian and isothermal fluids, incompressible and immiscible two-phase flow, 2D porous media flow for the reservoir and 1D for the horizontal well. The well is considered a perforated duct with mass flow entering through the interface. In the solution of flow in the horizontal well a marching procedure was adopted in which it was considered zero velocity in one extremity of the well and prescribed pressure on the other one, as a result of the pumping system. The numerical method used is the EbFVM (Element based Finite Volume Method), a conservative method, important in this case, since the coupling suggested in this paper is based on continuity of pressure and mass flow at the interface. The mesh used is non-structured, with refinement around the well. It was also proposed a new method for calculating the productivity index for horizontal wells when the reservoir is considered 2D. For the numerical validation it was used the commercial software ECLIPSE and the results show that the coupling approach proposed herein can be extended to others more complex physical problems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:30:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289799.pdf: 16030748 bytes, checksum: 6a935758cdd493f0d974e854eff6fabd (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise do método dos volumes finitos baseado em elementos (EbFVM) aplicado a um simulador de reservatórios composicional com injeção de componentes químicos, desenvolvido na Universidade do Texas em Austin. O método emprega malhas não estruturadas para a discretização espacial, considerando diferentes tipos de elementos. Elementos dispostos de maneira não estruturada são adequados para representar de forma precisa e eficiente reservatórios com geometrias complexas, combinando a flexibilidade do método dos elementos finitos com a garantia de conservação local e global. Para a obtenção das equações aproximadas para os volumes de controle, primeiramente cada elemento é dividido em sub-volumes de controle, unindo o centróide do elemento com os pontos médios de suas faces. Cada volume de controle é então formado por sub-volumes de controle que compartilham o mesmo vértice, de acordo com o esquema de construção cell-vertex. Este procedimento resulta em uma conveniente maneira de gerar malhas capazes de representar importantes aspectos topológicos do reservatório, ao mesmo tempo que preserva-se a essência do método convencional de volumes finitos, ou seja, a construção de equações aproximadas que garantem a conservação de quantidades físicas em nível discreto. A solução das equações foi obtida empregando-se diferentes esquemas de avanço temporal, sendo realizada uma comparação do tempo computacional resultante de cada método, e ilustrando as vantagens e desvantagens de cada um. Para o EbFVM, uma análise do erro das soluções numéricas para diferentes refinos de malha em um problema de difusão com solução analítica conhecida é apresentado, assim como comparações com o método originalmente presente no simulador, onde é mostrado que o EbFVM fornece as mesmas soluções porém com a vantagem de ser um método mais flexível. Por fim, para evidenciar mais claramente as potencialidades do método no quesito geométrico, um problema fisicamente simples em um domínio com geometria não-convencional, possuindo falhas geológicas e poços com trajetórias arbitrárias, é resolvido. Tal geometria não é possível de ser discretizada através do método originalmente presente no simulador, enquanto que com o método proposto isso é facilmente realizado. / An investigation of the Element-based Finite VolumeMethod (EbFVM) applied to a chemical flooding compositional reservoir simulator, developed at The University of Texas at Austin, is presented. The method employs three-dimensional unstructured grids for the spatial discretization, considering different types of elements. Unstructured elements are adequate to represent, in an accurate and efficient way, reservoirs with complex geometries, combining the flexibility of the finite element method with local and global conservation enforcement. To obtain the approximate equations for the control volumes, first each element is divided into subcontrol volumes, by joining the centroid of the element with the midpoint of the faces. Each control volume is then formed by sub-control volumes of neighboring elements applying the cell-vertex construction. This procedure results in a convenient way to build grids that represent important features of the reservoir topology, such as geological faults and wells, at the same time it preserves the essence of conventional finite volume methods, that is, the construction of approximate equations that guarantee the conservation of physical quantities at discrete level. The solution of the equations was obtained by considering different approaches for time advancing. A comparison for the computational time of each approach is performed, illustrating the advantages and disadvantages of each one. For the EbFVM, an analysis of the numerical error for different refinement levels in a diffusion problem with analytical solution is presented, as well as comparisons of the proposed method and the finite difference method originally used in the simulator, by applying different reservoir simulation case studies. It is shown that the EbFVM provides the same solutions but with the advantage of being a more flexible method. Finally, in order to evidence more clearly the element-based potentialities regarding geometry discretization, a physically simple flow problem in a non-conventional geometry, containing geological faults and wells with arbitrary trajectories, is solved. Such geometry is not possible to be discretized by applying the original method present in the simulator, while with the proposed approach it can be done smoothly.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A modelagem da formação de bacias sedimentares é uma importante ferramenta a ser empregada no processo exploratório de petróleo, pois permite evoluir o conhecimento na busca das acumulações de óleo e gás. Esse trabalho propõe um modelo numérico para a simulação de bacias sedimentares utilizando o Método dos Volumes Finitos baseado em Elementos - EbFVM. Este método pertence à classe dos métodos de volumes finitos e que, portanto, assegura a conservação das propriedades local e globalmente, mas que, adicionalmente, emprega algumas das boas premissas do método de elementos finitos, como a utilização de malhas não-estruturadas e das funções de forma. Com este tipo de malha consegue-se melhor representar as geometrias complexas de bacias sedimentares e falhas geológicas, facilitando o processo de refino local da malha em regiões de maior interesse. Como o objetivo deste trabalho foi mostrar a viabilidade do método proposto para simulação de bacias sedimentares e não construir um código completo de simulação de bacias sedimentares, apenas o processo de compactação das camadas de sedimentos e o escoamento monofásico (água) através do meio poroso foram implementados computacionalmente. Os resultados obtidos foram fisicamente consistentes, levando a uma clara interpretação de que o método EbFVM é bastante propício para simulação de bacias sedimentares com geometrias complexas. Neste trabalho também foi realizado um estudo nos ciclos iterativos presentes no processo de simulação de bacias sedimentares com o objetivo de reduzir o tempo de simulação para diferentes ciclos e parâmetros. The modeling of basin sedimentation is an important tool to be used in the petroleum exploration since it allows to increase the knowledge in the search of oil and gas accumulations. This work considers a numerical model for the simulation of sedimentary basins using the Element-based Finite Volume Method - EbFVM. This method belongs to the class of finite volume methods assuring the conservation of properties local and globally. Geometrically, it uses the same background of the finite element method, as the local coordinate transformation and shape functions. It uses unstructured meshes, for the easiness in representing the complex geometries of the sedimentary basins and geological faults, facilitating the process of local mesh refining in regions of interest. The objective of this work is to demonstrate the viability of the method for sedimentary basins simulation, advancing a strategy in which the mesh movement is restricted to the solid mass conservation. Therefore, the single-phase draining (water) through the porous media was solved, since it contains all the ingredients required for the study. The results obtained encourages the use of the EbFVM method for sedimentary basin simulations with complex geometries. A study of iterative cycles presented in the process of sedimentary basin simulation has been also done with the objective of reducing the simulation time for different cycles and parameters.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241371.pdf: 896009 bytes, checksum: 3b3351d5b6fe6532aaae1b164fa347a0 (MD5) / Atualmente diversos estudos estão sendo realizados com o objetivo de desenvolver unidades de tratamento de efluentes mais compactas que operem com maior flexibilidade e com um bom desempenho na remoção de compostos tóxicos como os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos). Os compostos BTEX presentes nestes efluentes apresentam um elevado potencial de poluição, representando um sério risco ao meio ambiente e ao ser humano, sendo que o benzeno é considerado o mais tóxico, fato este que está relacionado diretamente ao seu potencial carcinogênico e mutagênico. Os maiores avanços na área de tratamento biológico de efluentes líquidos foram alcançados através de processos que utilizam biofilmes suportados em materiais inertes particulados que, através do processo de biodegradação, são capazes de degradar compostos tóxicos. Estes processos com biofilme aderido apresentam como vantagens: maior concentração de biomassa retida com uma atividade metabólica mais elevada; aplicação de maior carga orgânica; apresentam grande área de transferência de massa entre as fases; instalações mais compactas; sistemas mais estáveis e possuem uma maior capacidade para tolerar poluentes recalcitrantes e tóxicos que os processos convencionais. As operações favoráveis para operar plantas industriais que visam à biodegradação de compostos químicos podem ser preditas através da modelagem matemática e simulação numérica dos fenômenos envolvidos. No presente trabalho é utilizado um modelo de uma única equação para descrever o perfil de concentração dos compostos BTEX ao longo de um biorreator com biofilme em leito fixo, sendo que a equação considera os diferentes mecanismos que controlam a transferência de massa, tais como: efeitos de dispersão, convecção e reação na fase líquida, difusão e reação dentro do biofilme seguindo a cinética de reação de Michaelis-Menten. Este modelo matemático é válido desde que a condição de equilíbrio mássico local seja respeitada. Os parâmetros cinéticos dos compostos BTEX foram obtidos experimentalmente em um biorreator de leito fixo, em batelada, com biomassa imobilizada em carvão ativado sendo alimentado diariamente com solução de nutrientes e BTEX. Os ensaios experimentais mostraram que a biomassa presente no interior do biorreator é capaz de degradar todo o composto em um tempo de aproximadamente 300 minutos. A equação utilizada no modelo é discretizada utilizando o método de volumes finitos. O estudo utiliza um modelo computacional desenvolvido em linguagem Fortran para a simulação de diferentes parâmetros do processo a fim de prever a remoção dos compostos indesejáveis. Os parâmetros estudados foram: concentração de alimentação do composto, vazão de alimentação, área e comprimento do biorreator e a porosidade do leito. Os resultados obtidos através da simulação foram comparados com resultados experimentais encontrados na literatura, apresentando boa concordância. Os resultados das simulações mostraram que todos os parâmetros avaliados influenciam a biodegradação dos compostos BTEX, e que o modelo matemático e a metodologia numérica podem ser usados como uma ferramenta para prever o comportamento dinâmico e estacionário do processo de biodegradação podendo ser utilizado para determinar condições operacionais economicamente ótimas do sistema. Recently several studies are being carried out in order to develop units of effluent treatment more compact that operate with larger flexibility and with a good performance in the removal toxic compounds, as the BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene). The compounds BTEX inside of this effluent have presented a high potential of pollution, representing a serious risk to the environment and to the human being, once the benzene is considered the most toxic one, fact this which is related directly to its mutagenic potential and malignant tumor. The great improvements in the field of biological treatment of liquid effluent were reached through the process that uses biofilm supported in particle inert materials that is capable of degrading toxic compounds by the process of biodegradation. These processes with an attached biofilm have presented some advantages, such as: larger biomass concentration retained with a more raised metabolic activity; application of a larger organic load; they have presented a great area of mass transfer between the phases, more compact installations, more stable systems and a larger capacity to tolerate recalcitrant and toxic pollutants than conventional processes. The favorable operations to operate industrial design that aim at the biodegradation of chemical compounds can be predicted through mathematical modeling and numerical simulation of the mass transfer phenomena. The present work uses a model of one single equation to describe the concentration profile of BTEX compounds throughout a fixed bed bioreactor with biofilm, once the equation considers the different mechanisms that control the mass transfer, such as: dispersion, convection and reaction effects in the liquid phase; diffusion and reaction inside the biofilm following the Michaelis-Menten's reaction kinetic. This mathematical model is valid since the local mass equilibrium condition is respected. The kinetic parameters of BTEX compounds were experimentally obtained in a fixed bed bioreactor in batch with biomass immobilized in activated-carbon being fed daily with solution of nutrients and BTEX. The experimental tests showed that the biomass inside of bioreactor is capable to degrade all compounds in a time of approximately 300 minutes. The equation used in the model is discretized using the finite volume method. This study uses a computational model developed in language FORTRAN to simulate various process parameters in order to predict the undesirable compounds removal. The studied parameters were: feed compound concentration, feed flow, area and length bioreactor and the bed porosity. The results obtained by simulation were compared with experimental results found in literature, presenting good correlation. The results of the simulations showed that all evaluated parameters influence the biodegradation of compounds BTEX, and that the mathematical model and the numerical methodology can be used as a tool to predict the dynamic and stationary behavior of biodegradation process being able to be used to determine optimum economically operational conditions of the system.

[pt] O acoplamento fluido-mecânico como é conhecido o efeito tanto do meio poroso no meio fluido, quanto do efeito do meio fluido no meio poroso, possui uma ampla aplicabilidade em diversos campos da engenharia, tornando-se um importante objeto de estudo. O presente trabalho analisa alguns modelos acoplados de deformação e fluxo, particularmente fluxo bifásico e acoplamento com deformação, levando-se em consideração a não linearidade física do solo. A análise de fluxo em condição bifásica pode conduzir a instabilidade, devido à característica parabólica-hiperbólica das equações governantes, bem como o método empregado para soluções das mesmas, podendo não capturar satisfatoriamente condições de heterogeneidade do meio geológico. Sendo assim, são estudadas formulações numéricas capazes de contornar essas dificuldades e ainda empregadas em condição acoplada com o problema de deformação. Emprega-se inicialmente o método dos elementos finitos, MEF, para solução do problema acoplado com fluxo bifásico, em sequência uma formulação mista em que se resolve a equação da pressão através do MEF, e intermediariamente utilizam-se métodos de melhor aproximação da velocidade como os elementos de Raviart-Thomas de mais baixa ordem e solução da equação da saturação pelo método dos volumes finitos, MVF, com esquema de interpolação de alta ordem para captura de frente de saturação. Ainda assim é apresentada uma formulação em que se emprega o método dos elementos finitos descontínuos, MEFD, apresentado em Hoteit (2008), que no presente trabalho é acoplada com o problema de deformação utilizando um procedimento staggered para solução iterativa de ambos os sistemas. São apresentados exemplos que validam as diversas formulações e que destacam as propriedades de cada uma das formulações, com vantagens e desvantagem nas suas aplicações. / [en] The fluid-mechanical coupling is known as the effect of both the porous media in a fluid as the fluid in porous media, it has been studied intensively in past years and in recent years, given its importance in various application fields of engineering. This works studies numerical models of coupled deformation and flow, considering coupled two-phase flow and deformation, taking into account the nonlinear soil behavior. The numerical analysis of two-phase flow can lead to instabilities due to parabolic-hyperbolic character of the governing equations and the method employed does not adequately capture the heterogeneity of the geological environment. Thus, we analyze the numerical formulations capable of overcoming these difficulties and to be employed on coupled condition with deformation. Initially the finite element method, FEM, is employed for solution of the coupled two-phase flow problem. Another formulation is employed in a mixed basis, the pressure equation is solved through the FEM, solution of the equation of saturation by finite volume method, FVM, using interpolation scheme with high order to capture the saturation front. In an intermediate step, it is employing methods to better pos-processing the velocity filed as the lowest-order Raviart- Thomas finite elements. Finally, it is presented a formulation that employs the discontinuous finite element method, DFEM, presented in Hoteit et al (2008), is coupled in this work with the problem of deformation using a staggered procedure for iterative solution of the systems. Examples are presented that validate the various formulations and highlight the properties of each formulation, with advantages and disadvantages in their applications.

O avanço no estudo da simulação numérica somado ao crescimento da capacidade computacional tem possibilitado a solução numérica de problemas de engenharia cada vez mais complexos. Modelos numéricos mais acurados e robustos têm sido desenvolvidos, aproximando os resultados numéricos dos experimentais. Neste caminho, o presente trabalho tem como objetivo a análise numérica comparada a dados experimentais de ondas de pressão na admissão de ar de um motor de combustão interna, se utilizando do método dos volumes finitos. Para isso, utilizou-se a pressão colhida experimentalmente na porta da válvula como condição de contorno e obteve-se a pressão nos pontos de monitoramento ao longo do domínio. Esta situação física trouxe diversos problemas a serem solucionados ao longo da história, sendo então resolvido no presente trabalho se utilizando do esquema de Runge-Kutta para integração explícita no tempo fictício e do esquema Three-Point Backward Difference (BDF2) para integração implícita no tempo físico. Isto é, se utiliza do Dual Time-Stepping (DTS) na integração temporal, pois usa a matriz de pré-condicionamento para condicionar a solução do problema para escoamentos compressíveis e incompressíveis em todas as velocidades, e esta matriz deteriora a acuracidade temporal que é devolvida pelo DTS. O tratamento dos fluxos invíscidos foi baseado no método da separação dos fluxos de Roe, através do pacote computacional Star CCM+. Percebeu-se que o método se encaixa muito bem na situação estudada, modelando o comportamento físico realisticamente. A velocidade de propagação das ondas de pressão e suas amplitudes são muito próximas dos valores experimentais, tendo os gráficos de seu comportamento em todos os pontos de monitoramento, boa concordância com os gráficos gerados experimentalmente. / The advance in the field of numerical simulation added to the growth of computational capability has enabled the numerical solution of engineering problems become more and more complex. More accurate and robust numerical models have been developed, approximating the numerical and experimental results. In this way, this work aims at the numerical analysis compared to experimental data of pressure waves in the air intake of an internal combustion engine, using the Finite Volumes Method. The pressure is experimentally measured in the valve port and inserted as a boundary condition to obtain the pressure in the monitoring points along the domain. This physical situation has brought many problems to be solved throughout history. The present work applied the Runge-Kutta explicit integration in pseudo-time and Three-Point Backward Difference (BDF2) for implicit integration in physical-time. It is used the Dual-Time Stepping (DTS) for temporal integration, and the preconditioning for incompressible and compressible flows at all speeds deteriorates the temporal accuracy which is returned by DTS. The treatment of inviscid flows was based on the Flux Difference Splitting scheme of Roe, through the computational package Star CCM+. The method fits very well the situation under study, modeling the physical behavior realistically. The speed of propagation of pressure waves and their amplitudes are very close to the experimental values, and the graphs of their behavior present at all monitoring points, good agreement with the experimentally generated graphics.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273971.pdf: 8136496 bytes, checksum: f487b1813d6e627c547c9733c1682cdb (MD5) / A utilização de poços de exploração durante a procura por um poço produtivo é um processo muito dispendioso e demorado. Tais aspectos têm forçado a indústria do petróleo a investir em tecnologias para acelerar o processo e minimizar os custos desta operação. Para atingir estes objetivos, a simulação da migração de hidrocarbonetos em bacias sedimentares é de fundamental importância. Esta dissertação estuda a aplicação de uma nova metodologia, mais robusta e eficiente, para resolver a migração de hidrocarbonetos em bacias sedimentares. Um software in-house foi desenvolvido para resolver um escoamento black-oil (água e óleo) através de uma bacia bi-dimensional utilizando o método numérico Element-based Volume Finite Method (EbVFM), que se diferencia dos tradicionais simuladores que utilizam, de uma forma geral, o método de Diferenças Finitas ou o Método dos Elementos Finitos. Também foi introduzida uma nova técnica para descrever a migração de petróleo em sistemas condutores de alta permeabilidade. Esta nova técnica utiliza o método de visualização gráfica ray tracing, reduzindo o tempo de simulação. Um novo modelo para o ciclo de compactação foi sugerido e implementado, visando acelerar ainda mais esta etapa no processo de simulação. Em nosso entendimento, esta dissertação traz importantes contribuições no campo de busca por ferramentas que ajudam a aumentar a precisão e diminuir o tempo gasto na procura por reservatórios. A simulação da reconstituição de uma bacia e da migração de petróleo contribui para a redução do numero de poços exploratórios e aumento da taxa de sucesso. / Drilling exploration wells during the process of searching for a productive well is a very expensive and time consuming task. These high costs have forced the petroleum industry to invest in new technologies trying to speed up this search and minimize the expenses. This is where the simulation of the hydrocarbon migration process through sedimentary basins takes place. This dissertation investigates the oil migration problem by applying a new methodology aiming to create a robust numeric model. A numerical procedure has been developed to solve black-oil model equations (oil-water) in two dimensional basins using the Element Based Volume Finite Method (EbVFM) opposed to the traditional simulators which normally employ Finite Differences or Finite Element methods. A new technique is implemented to describe the migration of oil in a high permeability carrier system. This new technique uses the ray tracing method (the same used in computational visualization) to reduce the simula contributes for the development of tools for improving the time spent in finding petroleum reservoirs. The simulation of the basin reconstitution and the oil migration may help reduce the numbers of exploration wells and increase the success ratio of the oil companies.