Modelação numérica de processos de sedimentação em escoamentos turbulentos e análise da ressuspensão em canais
| dc.contributor | Schulz, Harry Edmar | |
| dc.creator | Alamy Filho, José Eduardo | |
| dc.date | 2006-04-19 | |
| dc.date | 2006-11-23 | |
| dc.date.accessioned | 2017-11-15T11:16:43Z | |
| dc.date.available | 2017-11-15T11:16:43Z | |
| dc.date.issued | 2017-11-15 | |
| dc.description | O estudo do transporte de sedimentos, partindo da estimativa de estruturas turbulentas relevantes, constituiu o principal foco deste trabalho. Assim, a equação de transporte de massa (advecção-difusão) foi aplicada em conjunto com as equações de Navier-Stokes e da continuidade filtradas. Neste contexto, houve a necessidade de uma descrição conveniente da turbulência, o que ocorreu mediante a aplicação da simulação de grandes escalas acoplada a modelos de viscosidade turbulenta sub-malha. O método de fronteira imersa foi utilizado na modelação da interface sólido/fluido, representada pela geometria de fundo dos canais. As equações de Navier-Stokes filtradas e da continuidade foram resolvidas numericamente pelo método de passos fracionados, o qual estabeleceu o almejado acoplamento entre ambas. Na discretização das equações governantes foi utilizado o método de diferenças finitas, aplicado sobre malhas deslocadas. Os esquemas explícitos de Adams-Bashforth (de segunda e quarta ordens) foram utilizados no avanço temporal das velocidades do escoamento e das concentrações de sedimentos. Uma nova formulação para a velocidade de sedimentação foi desenvolvida analiticamente, enquanto que eventuais fluxos de ressuspensão foram impostos como condição de contorno no fundo do canal. Todos os códigos computacionais, que estabeleceram as diretrizes e a lógica de cálculo, foram criados no contexto deste trabalho. Os resultados obtidos indicam que a simulação de grandes escalas, associada ao método de fronteira imersa, considerando velocidade de sedimentação conforme aqui modelada, e ainda utilizando a equação de advecção-difusão para o transporte de massa, constituem ferramentas altamente adequadas à estimativa do transporte de sedimentos pela água. | |
| dc.description | The goal of this work is the research of sediment transport phenomena, deriving from outstanding turbulent eddies estimative. Thus, the mass transport equation (advection-diffusion) was connected with the filtered Navier-Stokes and continuity equations. In this context, the large-eddy simulation and sub-grid viscosity modeling established a convenient description of turbulence effects. The immersed boundary method was applied to model solid/fluid interface, represented here by the shapes of channel bottom. The filtered Navier-Stokes and continuity equations were solved by the fractional step method. The equations were discretized with the finite difference method, applied over staggered grids, whereas explicit Adams-Bashforth schemes (second and forth orders) were used in temporal advancement of velocities and sediment concentration fields. A new analytical formulation for settling velocity was obtained, while fortuitous re-suspension flux was applied like a boundary condition in the channel bottom. The computational code was totally developed in this work. The results of present simulations show that large-eddy simulation coupled to the immersed boundary method, considering, yet, the settling velocity of particles and the advection-diffusion equation for mass transport, constitute potential tools for sediment transport evaluation in water flows. | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.identifier | http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-07112006-134142/ | |
| dc.identifier | doi:10.11606/T.18.2006.tde-07112006-134142 | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.eesc.usp.br/handle/RIEESC/1282 | |
| dc.language | pt | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP | |
| dc.publisher | Universidade de São Paulo | |
| dc.publisher | Escola de Engenharia de São Carlos | |
| dc.rights | Liberar o conteúdo para acesso público. | |
| dc.subject | método de fronteira imersa | |
| dc.subject | simulação de grandes escalas | |
| dc.subject | transporte de sedimentos | |
| dc.subject | turbulência | |
| dc.subject | immersed boundary method | |
| dc.subject | large-eddy simulation | |
| dc.subject | sediment transport | |
| dc.subject | turbulence | |
| dc.title | Modelação numérica de processos de sedimentação em escoamentos turbulentos e análise da ressuspensão em canais | |
| dc.title | Numerical modeling of settling processes in turbulent flows and channel re-suspension analysis | |
| dc.type | Tese de Doutorado |