Orientador : Marcelo Risso Errera, Ph.D. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 16/04/2010 / Inclui bibliografia / Resumo: As redes em forma de árvore (sem loops) são formas geométricas onipresentes
na natureza, tendo sua formação e configuração sido alvo de importantes
pesquisas. Em especial, estão as redes de drenagem hidrográfica. Entretanto,
boa parte dos trabalhos tem considerado estas redes como resultado de
chance e necessidade, com forte presença de aleatoriedade. Em contrapartida,
uma linha de pesquisa recente tem tratado o tema a partir de termos
completamente determinísticos, a partir de princípios termodinâmicos aplicados
na Teoria dos Constructais. Este trabalho tem por objetivo dar continuidade a
trabalhos anteriores nesta linha. Propõe-se simular a formação determinística
de uma bacia hidrográfica plana, inicialmente de permeabilidade homogênea e
isotrópica (idealizada em trabalhos anteriores), com exceção a algumas
parcelas impermeáveis e sem liberdade de movimento. A bacia recebe uma
carga hidráulica (chuva) homogênea, e os canais são formados a partir do
campo de pressão estabelecido. A hidrodinâmica é simulada considerando um
fluxo de Darcy em solo saturado, e o campo de pressão é, então, obtido
numericamente, utilizando o Método dos Elementos Finitos. Os resultados
apontam para três conclusões importantes: ocorre a criação de regiões de
estagnação anteriores às singularidades; a transposição destas singularidades
representa um grande alívio à resistência do sistema; quanto maior a dispersão
espacial das singularidades e menor a distância destas para a exutória, menor
o ganho de performance com a formação da rede.
Palavras-chave: redes determinísticas, teoria dos constructais, geomorfologia,
Método dos Elementos Finitos. / Abstract: Tree-shaped networks are geometrical forms omnipresent in nature, whose
formation and configuration have been aims of important researches. Namely
there are the hydrographic drainage networks (river basins). However, most
studies have considered networks as a result of chance and necessity, with
strong randomness presence. On the other hand, a recent line of research has
been approaching the question based on fully deterministic terms, with the help
of Constructal Theory principles. This work aims to continue previous works on
this subject. A planar river basin formation within a deterministic framework is
proposed (idealized in previous works), with the exception of some
impermeable parts without freedom to morph. The basin receives a
homogeneous hydraulic source (rain), with the channels being formed to reduce
the established pressure field. The hydrodynamics is simulated assuming Darcy
flow. The pressure field is then computed numerically, using the Finite Element
Method. The results have leaded to three main conclusions: there is the
formation of stagnation regions prior to the singularities; the system global
performance has a great boost after the transposition of these singularities; the
larger are the singularities spatial dispersion and the longer are their distance to
the outlet, the lesser is the performance gain from the network formation.
Keywords: deterministic networks, Constructal Theory, Geomorphology, Finite
Elements Method.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/37713 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Marin, César Augusto |
| Contributors | Errera, Marcelo Risso, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 132 f. : il. (algumas color.), grafs., tabs., maps. ; 31 cm., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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