Estudo da dinâmica de correntes de turbidez em sistemas canal-bacia por simulação numérica em diferenças finitas de segunda ordem

• Autor(a) principal: Scapin, Bruno Alvarez
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/249078
• topic: Hidráulica; Correntes de turbidez; Diferenças finitas; Modelos matemáticos; Turbidity currents; Finite difference; Numerical modeling

As correntes de densidade são fluxos que se manifestam devido à diferença de energia potencial, resultante da variação de massa específica entre misturas. Para o caso das correntes de turbidez, esta diferença é oriunda da presença de baixas concentrações de partículas que se encontram suspensas devido à ação da turbulência do escoamento. Uma das abordagens utilizadas para a modelagem deste processo é a numérica, cuja aplicação se baseia na resolução do conjunto de equações diferenciais parciais que descrevem as suas leis físicas governantes. O estudo da dinâmica deste fenômeno é essencial para o entendimento de mecanismos de transporte e deposição de partículas responsáveis pela formação de depósitos sedimentares turbidíticos. O objetivo deste trabalho é indicar padrões deposicionais de correntes de turbidez geradas em configuração de canal-bacia, a qual busca simular a propagação da corrente em um domínio que possibilita o fluxo nas três componentes cartesianas, utilizando uma abordagem numérica de segunda ordem de precisão. Para isso, utilizou-se o código SuLi, que resolve as Equações da Continuidade, Navier-Stokes e Advecção-Difusão. Foi implementado um novo esquema em diferenças finitas para resolver a Equação de Advecção-Difusão, onde as derivadas do termo temporal e do termo Advectivo foram calculadas utilizando aproximações de segunda ordem de precisão. Para isso, utilizou-se o código SuLi, que resolve as Equações da Continuidade, Navier-Stokes e Advecção-Difusão. Foi implementado um novo esquema em diferenças finitas para resolver a Equação de Advecção-Difusão, onde as derivadas do termo temporal e do termo Advectivo foram calculadas utilizando aproximações de segunda ordem de precisão. A validação do código foi realizada considerando resultados de outros autores, para os casos de lock-release e alimentação contínua, obtidos através de experimentos numéricos e físicos. O esquema numérico implementado foi capaz de representar corretamente a dinâmica de propagação de correntes de turbidez para as condições consideradas. Os resultados evidenciaram que variações dos valores de diâmetro de partícula afetam a dinâmica do fenômeno, governando o espalhamento de sedimento e os padrões de depósitos. Correntes formadas por maiores concentrações de sedimento, e menores diâmetros de partículas tendem a gerar estruturas deposicionais mais definidas.