[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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:18563 |
| Date | 25 October 2011 |
| Creators | WAGNER NAHAS RIBEIRO |
| Contributors | EURIPEDES DO AMARAL VARGAS JUNIOR |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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