Dynamics of interacting subaqueous barchans

Autor(es)

Willian Righi Assis

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2023-11-06

Membros da banca

Erick de Moraes Franklin; Ascânio Dias Araújo; Douglas J Jerolmack; Orencio Duran Vinent; Yuri Dumaresq Sobral

• Orientador: Erick de Moraes Franklin

Resumo

Dunas do tipo crescente, conhecidas como barcanas, são encontradas em ambientes com quantidades limitadas de material granular e escoamento unidirecional. Na natureza, elas pertencem a um campo de dunas, onde uma duna pode influenciar e ser influenciada por outras. Esta tese procura compreender o comportamento de um campo de dunas, bem como a dinâmica das dunas 2D (bidimensionais) em comparação com as 3D (tridimensionais), e as interações entre dunas e objetos estáticos. Por um lado, abordagens experimentais são empregadas para obter informações de um campo binário de dunas subaquáticas tanto na escala da duna quanto na escala da partícula. Os resultados mostram que há cinco padrões diferentes de interações, e que esses padrões são bem organizados com base na quantidade total de material granular em cada duna e no número de Shields. Além disso, os comprimentos e velocidades típicos das partículas são medidos e um componente semelhante à difusão é observado após a ocorrência da colisão. Também, diferentes interações são observadas na presença de dunas compostas de mais de um tipo de partícula, e uma escala de tempo é proposta para a interação tanto de dunas monodispersas quanto bidispersas. Por outro lado, uma investigação numérica usando CFD-DEM (computational fluid dynamics - discrete element method) para selecionar os parâmetros e modelos numéricos necessários para reproduzir o comportamento das dunas subaquáticas é realizada. Comparações entre morfologia, escalas de tempo e trajetórias de partículas são computadas, gerando uma ferramenta robusta e eficaz, que permitirá futuras investigações em um campo de dunas. Investigações para comparar experimentos de dunas 2D e simulações numéricas da linha média de barcanas são realizadas sob mudanças bimodais na direção do escoamento. Observa-se que a escala de tempo para o desenvolvimento das dunas 2D faz escala com a das barcanas 3D, e que uma parte considerável dos grãos permanece estática durante o processo. Por fim, é investigado o comportamento de barcanas subaquáticas ao atingir obstáculos proporcionais ao seu tamanho. Observa-se que a duna pode passar, contornar ou ser bloqueada, com algumas situações intermediárias. Um mapa de classificação é proposto com base em uma razão de tamanho da duna e do obstáculo e o número de Stokes modificado. Os itens apresentados neste trabalho podem ajudar a entender melhor o comportamento das interações com as dunas, revelando insights para questões que ainda não foram respondidas (AU)

• Processo FAPESP: 19/10239-7 - Instabilidades em leitos móveis: dinâmica granular e interação com o escoamento
• Beneficiário: Willian Righi Assis
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto