Simulação, análise e caracterização computacional de padrões de fingering em deslocamentos de fluidos em meios porosos

• Autor(a) principal: Mariana Pelissari Monteiro Aguiar Baroni
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/03.24.13.25

Neste trabalho, os padrões relacionados ao processo de deslocamento de uma interface entre dois fluidos de mobilidades diferentes são estudados computacionalmente. Na literatura o processo de formação desses padrões é conhecido como fingering, um tipo de instabilidade dinâmica presente na interface entre dois fluidos miscíveis, onde classifica-se o surgimenti de fingers em dois tipos: fingering de densidade e fingering de viscosidade. Essas instabilidades podem ser analisadas utilizando perfis unidimensionais de concentração resultantes de média da matriz de concentração nas direções transversal e longitudinal a propagação da interface, Na primeita parte deste trabalho, o objetivo principal é estudar comparativamente esses dois tipos de fingering a partir dos seus perfis de concetração unidimensionais. Para isso, utiliza-se além de medidas estruturais usuais como o comprimento de mistura e o número de onda médio, o coeficiente de assimetria como medida das assimetrias bilaterais tipicamente observadas nos perfis de concentração média. Os resultados apontam coerência com a análise clássica de padrões de fingering e evidenciam similaridades e diferenças enre os dois tipos de instabilidades indicando o momento em que ocorrem no regime não-linear. Essa análise é aplicada de forma inédita aos padrões de DF variando a aceleração da gravidade presente no modelo. Para essa análise, os resultadis indicam que o processo de fingering resulta diferentes padrões para diferentes valores da aceleração gravitacional. Na segunda parte do trabalho, analisa-se um sistema que apresenta o fenômeno de fingering segundo o grau de complexidade estrutural. A interação entre a dinâmica de coalescência, característica da instabilidade de Rayleigh-Taylor, e o número fixo de comprimento de onda, característica da instabilidade difusiva, podem levar a evolução de padrões espaço-temporais estruturalmente complexos. De um modo geral, todos os resultados, baseados em medidas espectrais, identificam as transições para o regime fortemente não-linear, onde a instabilidade difusiva aparece como a principal responsável pelo regime de caos espaço-temporal identificado nas análises. Como objetivo fundamental, este trabalho contribui com novas simulações e medidas estruturais de padrões de fingering em meios porosos, propiciando uma nova caracterização dos processos não-lineares envolvidos, onde a complexidade estrutural apresenta dependência direta da escolha de parâmetros físicos constitutivos.