ESCOAMENTO de Materiais Viscoplásticos: Dam Break Flow

Nome: Alan Victor Ferreira Modolo
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 24/03/2017
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Jose Soares Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Bruno Venturini Loureiro Coorientador
Edson Jose Soares Orientador
Patrício José Moreira Pires Examinador Externo
Roney Leon Thompson Examinador Externo

Resumo: Ao longo do último século, o Dam Break Flow vem sendo estudado por muitos autores. A compreensão deste tipo de fenômeno é de grande relevância, uma vez que envolve aplicações em barragens que oferecem múltiplos benefícios para a humanidade. Porém, o rompimento de uma dessas barragens pode trazer consequências indesejáveis e imensuráveis para a sociedade e para o setor de mineração, por exemplo. Neste trabalho estamos interessados em entender como o número de Froude e as propriedades não-newtonianas, particularmente a viscoplasticidade, afetam o perfil de interface do escoamento e a distância alcançada pelo material após o Dam Break Flow. Tais resultados são comparados com o deslocamento de um fluido newtoniano. Através de uma simples abordagem experimental, uma solução de material viscoplástico ou newtoniana incialmente armazenada em um reservatório é instantaneamente liberada. As imagens do escoamento são capturadas durante o teste de duas maneiras diferentes. Uma é feita utilizando uma câmera CCD e a outra é através da Velocimetria por Imagem de Partícula. A partir das imagens obtidas pela câmera CCD, obtém-se um mapa do escoamento, com as suas respectivas velocidades, nível de líquido, formato das interfaces ar-líquido e distância percorrida pelo material são observadas. Já os resultados obtidos com o PIV, são para determinar o campo de velocidade dos momentos iniciais do Dam Break Flow para os diferentes tipos de materiais estudados. Neste trabalho, é mostrado que a plasticidade do material tem total influência sobre a distância alcançada pelo escoamento e também resultam em instabilidades ao longo do mesmo. Foi ainda identificado que o fluido viscoplástico alcança velocidades iniciais maiores que o caso newtoniano. Porém, no decorrer do escoamento, decrescem rapidamente. Quando analisado o caso viscoplástico para um leito com rugosidade, nota-se que para uma superfície lisa, há deslizamento do material de forma significativa para altos valores de plasticidade. Através da análise com PIV, foi constatado que a velocidade de frente de onda é um pouco menor do que a velocidade máxima obtida pelo escoamento.
Palavras chave: Dam Break Flow, material viscoplástico, PIV, plasticidade, deslizamento.

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