Influência do número de Reynolds na formação de instabilidades em camadas de mistura estratificadas

• Autor(a) principal: Araújo, Leonardo Antonio de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/201223
• topic: Escoamento de fluidos; Pluma (hidrodinâmica); Simulação numérica

Plumas hipopicnais são um fenômeno comum na natureza e em contextos industriais. Estes escoamentos ocorrem quando um fluido mais leve se propaga sob outro mais pesado, provocando processos de mistura. Exemplos incluem: descarga de sedimentos na foz de rios, quedas de cinzas vulcânicas (piroclasto) no fundo do oceano, transporte vertical de plâncton, processos de flutuação e solidificação, entre outros. No presente trabalho, é realizado um estudo de análise de estabilidade hidrodinâmica linear com a finalidade de estudar a influência das espessuras das camadas de mistura e do número de Reynolds na formação de instabilidades em plumas fluviais. As equações governantes foram discretizadas utilizando o método de colocação de Chebyshev e o problema de autovalores e autovetores generalizado foi resolvido através do algoritmo QZ. O código foi validado para o caso da camada de mistura homogênea e estratificada invíscida, obtendo resultados satisfatórios. Para o caso homogêneo, identificou-se um número de Reynolds crítico para início das instabilidades, sendo igual a 20. Quando a estratificação é levada em conta, o Re crítico tendeu a aumentar com o aumento do número de Richardson. Quando há espessura relativa entre a camada cisalhante e de sedimentos, a condição clássica de Richardson maior que 1=4 para formação de instabilidades não foi observada, sendo dependente da razão entre as espessuras, sendo demonstrado analiticamente. Em todos os casos, a variação de Re foi inversamente proporcional ao número de onda mais instável, apresentando comportamento assintótico e consistindo em modos de Kelvin-Helmholtz.