http://repositorio.unb.br/handle/10482/50866
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IvanaAliceBrandaoDaCosta_DISSERT.pdf | 1,93 MB | Adobe PDF | View/Open |
Title: | Análise numérica e experimental de erosão por arraste |
Authors: | Costa, Ivana Alice Brandão da |
Orientador(es):: | Farias, Márcio Muniz de |
Assunto:: | Erosão laminar Erosão Canal hidráulico |
Issue Date: | 12-Nov-2024 |
Data de defesa:: | 12-Jul-2024 |
Citation: | COSTA, Ivana Alice Brandão da. Análise numérica e experimental de erosão por arraste. 2024. 91 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024. |
Abstract: | No presente trabalho são apresentadas modelagens numéricas e ensaios laboratoriais para simular problemas de erosão superficial por arraste de partículas, em canal de fluxo aberto. Para ambas as abordagens, o estudo visa prever uma taxa de material erodido de um leito de sedimentos, devido à ação da água. A análise dos resultados obtidos de forma experimental, busca avaliar os fatores que influenciam na taxa de erosão do leito, sendo estes, o aumento da velocidade do fluxo e a inclinação do canal. A análise dos resultados obtidos de forma numérica, busca alcançar valores de taxa de erosão semelhantes aos obtidos nos ensaios laboratoriais, comprovando a eficácia do método utilizado. Para as simulações numéricas foi utilizado o método numérico Smoothed Particle Hydrodynamics – SPH, por meio do código DualSPHysics implementado com o critério hidráulico fundamentado no parâmetro de Shields. O critério consegue estimar de forma adequada a massa de material erodido sob condições de fluxo de baixa velocidade em regiões superficiais, sendo ideal para problemas que envolvem canais de fluxo aberto. Também foram realizadas simulações numéricas com o código DualSPHysics contendo as implementações do critério de ruptura de Drucker-Prager, sem adição do critério hidráulico de Shields. Os resultados fornecidos por cada código foram comparados e analisados com base nos resultados dos ensaios laboratoriais. Para conduzir simulações numéricas do fenômeno erosivo, adota-se uma abordagem multifásica que integra modelos constitutivos de fluidos com princípios da hidráulica de canais abertos e critérios de ruptura da Geomecânica. Utilizando o método SPH, que é Lagrangeano e sem malha, é possível lidar eficientemente com problemas multifásicos que envolvem superfícies livres e grandes deslocamentos de material. Essa técnica permite realizar simulações sob diversas condições de fluxo em intervalos de tempo relativamente curtos. Na metodologia aqui proposta, a água e o sedimento são considerados como fluidos newtonianos e pseudo-newtonianos, respectivamente, sendo representados por partículas distribuídas ao longo do espaço físico. |
Abstract: | In the present work, numerical modeling and laboratory tests are presented to simulate problems of surface erosion due to particle entrainment, in an open flow channel. For both approaches, the study aims to predict a rate of material eroded from a sediment bed due to water action. The analysis of the results obtained experimentally seeks to evaluate the factors that influence the rate of bed erosion, namely the increase in flow speed and the slope of the channel. The analysis of the results obtained numerically seeks to achieve erosion rate values similar to those obtained in laboratory tests, proving the effectiveness of the method used. For the numerical simulations, the Smoothed Particle Hydrodynamics – SPH numerical method was used, through the DualSPHysics code implemented with the hydraulic criterion based on the Shields parameter. The criterion can adequately estimate the mass of eroded material under low-velocity flow conditions in superficial regions, making it ideal for problems involving open flow channels. Numerical simulations were also carried out with the DualSPHysics code containing the implementations of the Drucker-Prager rupture criterion, without the addition of the Shields hydraulic criterion. The results provided by each code were compared and analyzed based on the results of laboratory tests. To conduct numerical simulations of the erosion phenomenon, a multiphase approach is adopted that integrates fluid constitutive models with principles of open channel hydraulics and rupture criteria from Geomechanics. Using the SPH method, which is Lagrangian and meshless, it is possible to efficiently deal with multiphase problems involving free surfaces and large material displacements. This technique allows simulations to be carried out under different flow conditions in relatively short time intervals. In the methodology proposed here, water and sediment are considered as Newtonian and pseudo-Newtonian fluids, respectively, being represented by particles distributed throughout physical space. |
metadata.dc.description.unidade: | Faculdade de Tecnologia (FT) Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC) |
Description: | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2024. |
metadata.dc.description.ppg: | Programa de Pós-Graduação em Geotecnia |
Licença:: | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. |
Appears in Collections: | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado |
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