Texto completo
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| Autor(es): |
Fernando David Cuñez Benalcazar
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica |
| Data de defesa: | 2021-06-09 |
| Membros da banca: |
Erick de Moraes Franklin;
Douglas J Jerolmack;
Rafael Gabler Gontijo;
Luben Cabezas Gómez;
Carlos Eduardo Keutenedjian Mady
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| Orientador: | Erick de Moraes Franklin |
| Resumo | |
Esta tese de doutorado avalia o comportamento de materiais granulares quando a transição ao bloqueio começa em duas aplicações diferentes: leitos fluidizados estreitos e no início do transporte de sedimentos, por meio de experimentos de laboratório e simulações numéricas. No caso de leitos fluidizados estreitos, que basicamente são uma suspensão de grãos submetidos a um escoamento ascendente e cuja relação entre os diâmetros do tubo e das partículas é inferior a 10, há uma evolução espacial e temporal de diferentes padrões, cristalização e bloqueio que surgem devido aos efeitos de alto confinamento que o leito granular sofre dentro do tubo. Para uma distribuição monodispersa de grãos, os resultados apresentam a formação de plugs granulares que se propagam com comprimentos e celeridades características para uma dada velocidade do fluido; entretanto, se a velocidade do fluido diminui com uma determinada desaceleração, os grãos tendem a se cristalizar e a ficar presos mesmo para velocidades de fluido maiores do que aquelas para o começo da fluidização, que supostamente consegue manter os grãos fluidizados. Para uma distribuição bidispersa de grãos, as partículas sólidas coexistem e ocorre uma segregação por diâmetro e densidade, obtendo eventualmente uma inversão de camadas dentro do leito granular. Finalmente, os efeitos de alto confinamento podem ser intensificados ou modificados se alguns grãos forem colados. Os resultados fornecem, pela primeira vez, novos conhecimentos sobre as escalas de comprimento e celeridades dos plugs granulares, condições de fluidização, cristalização e bloqueio que ocorre neste tipo de leitos fluidizados. Para escoamentos horizontais, no caso do início do transporte de sedimentos, é examinada a propagação de uma frente de "desbloqueio", que marca a fronteira entre o leito móvel (bed-load) e o regime do tipo creeping. Ciclos de cisalhamento repetidos dão origem a um efeito de envelhecimento e endurecimento do leito granular, à medida que a camada do leito móvel se afina ao longo dos ciclos progressivos até um eventual regime permanente. Os resultados mostram que o envelhecimento resulta de dois efeitos: um componente isotrópico devido à compactação e um componente anisotrópico conectado às estruturas de contato entre os grãos alinhadas para resistir ao cisalhamento aplicado. Isso é demonstrado invertendo a direção do cisalhamento, onde o leito recupera parte de sua mobilidade inicial. Com uma taxa de cisalhamento consideravelmente maior ao cisalhamento crítico, os grãos são suspensos resultando na dilatação e na destruição das estruturas anisotrópicas. Os resultados explicam observações intrigantes de efeitos de histerese de leito móvel vistos em rios naturais e delineiam os regimes de transporte sob os quais a memória de leitos granulares é criada e destruída (AU) | |
| Processo FAPESP: | 16/18189-0 - Leito fluidizado em meio líquido em tubos finos: dinâmica e instabilidades |
| Beneficiário: | Fernando David Cúñez Benalcázar |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |