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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Instabilidades de um leito granular submetido a um escoamento turbulento
Title Alternative: The instabilities of a granular bed in a turbulent flow
Author: Cardona Florez, Jorge Eduar, 1984-
Advisor: Franklin, Erick de Moraes, 1974-
Abstract: Resumo: Na natureza e na indústria é comum encontrar fluidos em movimento transportando grãos quando escoam sobre superfícies granulares. Por exemplo, na natureza o transporte de areia por rios e mares quando o fluido é um liquido, ou na formação e migração de dunas nos desertos quando o fluido é um gás, são casos bem conhecidos. Na indústria apresenta-se por exemplo, na extração e transporte de petróleo nos oleodutos, assim como em variados processos químico-industriais envol- vidos com sedimentação, ou simplesmente por utilização de matérias-primas impuras. O fenômeno apresenta-se porque o fluido em escoamento transfere parte da quantidade de movimento à superfí- cie granular, e alguns grãos são postos em movimento mantendo contato com o fundo se a força de arrasto devida ao movimento do fluido supera levemente à força de resistência devida ao peso dos grãos. Os grãos em movimento formam uma camada móvel (leito móvel ou bed-load em inglês), tornando-se instável em alguns casos, gerando rugas e/ou dunas que interagem com o escoamento. Na indústria este fenômeno está associado principalmente a problemas de perda de carga, e a tran- sientes de pressão e vazão, quando fluidos misturados com material granular são transportados por dutos. O presente trabalho faz um estudo experimental da formação e migração deste tipo de ins- tabilidades quando escoamentos turbulentos de água a diferentes velocidades são impostos sobre leitos granulares inicialmente planos de diferentes granulometrias. Os experimentos foram feitos em um canal retangular de material transparente. A evolução do leito foi filmada por uma câmera de alta definição. O comprimento de onda e a celeridade de rugas formadas foram determinados mediante o desenvolvimento de um código numérico em Matlab, utilizado para o tratamento au- tomático das imagens obtidas nos experimentos. Os resultados são comparados com os de outros trabalhos publicados na literatura

Abstract: In nature and industry, it is common to find moving fluids carrying grains, when they flow over granular surfaces. For instance, in nature it can be found in the sand transported by rivers and ocean currents, or on the formation and migration of sand dunes in deserts by air; and in industry, it is common to find them in the extraction and transport of oil through pipelines, as well as in several chemical processes involving granular material. This phenomenon arises because part of the momentum is transferred from the fluid flow to the granular surface. Therefore, if the drag force, resulting from the movement of the fluid, exceeds slightly the resistance force occasioned by the weight of the grains, some of these particles are set in motion keeping in touch with the bottom. Consequently, the moving grains form a mobile layer (bed-load) that becomes unstable in some cases producing ripples and/or dunes, which interact with the flow. In industry, this is mainly associated with problems of pressure loss in closed conduits. This work presents an experimental study on the formation and migration of ripples in a turbulent flow. In the experiments, fully-developed turbulent water flows were imposed over a granular bed of known granulometry in a transparent closed-conduit. For different grain sizes and flow rates, a high-definition camera filmed the growth and migration of bedforms. The wavelength and the celerity of bedforms were determined from the acquired images through a numerical code developed in Matlab. The obtained results are compared with other published works in the area
Subject: Escoamento turbulento
Materiais granulados
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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