Riscos e catastrofes naturais:Determinação fisica e numerica de corridas de lama e de instabilidades em escoamentos resultantes de ruptura de barreira retendo material viscoplastico

• Processo: 08/04053-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2008
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2009
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Engenharia Hidráulica
• Pesquisador responsável: Geraldo de Freitas Maciel
• Beneficiário: Leandro de Oliveira Barbosa Leite
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 07/54878-6 - Riscos de catástrofes naturais: determinação física e numérica de corridas de lama de instabilidade em escoamentos resultantes de ruptura de barreira retendo material viscoplástico, AP.R
• Assunto(s): Reologia Análise numérica Análise física
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise Física | Análise Numérica | Corrida de lamas | Reologia | Roll Waves | Ruptura de barragens | Hidraulica de Superficie livre

Resumo

Esta proposta surge da motivação em se investigar mais detalhadamente leis de comportamento de fluidos hiperconcentrados, de reologia não-Newtoniana, evoluindo em canais. Aborda-se a dinâmica de frentes resultantes de ruptura de barragem retendo material viscoso ou viscoplástico (aqui poderíamos referendar as barragens de rejeito, por exemplo). De uma maneira geral, e dentre os diversos estudos de caso que podem ser delineados no contexto de reologia não-Newtoniana, duas linhas de trabalho podem ser pontuadas: um estudo bifásico (fração sólida/fração líquida) em regime turbulento, ou um estudo monofásico (de matriz argilosa) em regime ainda laminar e de propriedades viscosas ou viscoplásticas. A partir dessa segunda linha de trabalho, uma abordagem teórico-numérico-experimental do transitório (onda produzida pelo içamento de uma comporta, tipo fenômeno de ruptura de barragem), torna-se um estudo de caso pertinente e interessante a ser pesquisado. Na mesma direção e não de menor importância, pretende-se, também, neste trabalho, investigar, em situação quase-permanente, o mecanismo de geração, condições de ocorrência e controle de instabilidades (com estrutura periódica) que podem surgir tanto em água limpa (fluido newtoniano), quanto em meios hiperconcentrados (fluido não-Newtoniano. Essas instabilidades ou ondas regulares e periódicas são denominadas roll waves.Este projeto retoma alguns pontos e estende outros desenvolvidos em duas dissertações de mestrado, sob orientação deste proponente, e que receberam o apoio do CNPq/CT-Hidro, quais sejam: o trabalho de mestrado de Yabuchi finalizado em 2004 e o trabalho de Minussi com previsão de defesa para julho/2007.Yabuchi (2004), a partir de uma formulação integral e com base no trabalho clássico de Whitham (1954), determinou funcionais capazes de quantificar a velocidade de propagação de frentes viscosas e viscoplásticas. Os resultados teóricos foram comparados e validados a partir de uma bateria de ensaios físicos realizados para aquele fim.O trabalho de Minussi (2006), em andamento, depois de dominar a teoria do problema, controla e caracteriza, na vertente experimental, um fluido tipo (mistura aquosa de carbopol) que apresenta as mesmas características reológicas das misturas de água+argila (lama), mas que por ser transparente, facilita o processo de visualização do fenômeno de ruptura. Na vertente numérica, Minussi investe na simulação das velocidades das frentes produzidas pela ruptura, utilizando as equações de Navier-Stokes através da técnica de Volumes Finitos associado ao rastreamento de fronteira - técnica VOF (Volume of Fluid).No contexto de fluidos hiperconcentrados, a proposta em tela está embasada em 2 temáticas complementares, quais sejam: Temática 1: Análise da fase transiente do problema de ruptura de barragem retendo material viscoplástico. Pretende-se nesta temática introduzir o módulo não-Newtoniano do CFX da ANSYS, como mais um elemento de comparação com os resultados experimentais. Ensaios físicos controlados deverão ser realizados com o objetivo de validação do código. A infraestrutura exigida para a realização dos ensaios físicos está amparada pelo Projeto 05/54210-0, em andamento.Temática 2: Análise quase-permanente de escoamento de reologia não-Newtoniana com superfície livre - Estudo do processo de geração, desenvolvimento e controle de roll waves em canais.