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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Transporte de grãos sobre uma duna do tipo barcana
Title Alternative: Grain transport over barchan dune
Author: Wenzel, João Luiz, 1989-
Advisor: Franklin, Erick de Moraes, 1974-
Abstract: Resumo: A interação entre fluidos e meios granulares pode dar origem a dunas e rugas. Quando o escoamento é predominantemente unidirecional e escoa sobre um leito com uma quantidade limitada de sedimentos, pode formar dunas barcanas, que apresentam uma forma de lua crescente com pontas apontando na direção do fluxo. As dunas barcanas são comumente encontradas na natureza, em desertos, leito de rios, fundo dos oceanos, e até na superfície de outros planetas. Essas formações também podem ocorrer na indústria, em tubulações de extração e transporte de petróleo, galerias de esgoto, entre outros. Este trabalho tem como objetivo obter experimentalmente os campos de velocidades dos grãos transportados sobre dunas do tipo barcana. Nos experimentos, uma pilha inicial de grãos foi depositada no fundo de um canal retangular de material transparente, e foi arrastada por um escoamento turbulento de água, formando as dunas barcanas. Os ensaios foram filmados com uma câmera de alta velocidade, e as imagens obtidas foram tratadas utilizando um código desenvolvido pelo autor, que permitiu identificar os deslocamentos dos grãos usando uma abordagem Euleriana e Lagrangeana. Para a abordagem Euleriana foi gerada uma malha, formando um campo de velocidade dos grãos transportados sobre as dunas, e os resultados foram apresentados em 4 tipos de gráficos diferentes. Em todos os gráficos o centroide da duna foi plotado no ponto central, permitindo analisar as velocidades obtidas em relação ao centroide da duna. Os resultados obtidos com a abordagem Lagrangeana foram expostos em uma tabela que fornece os valores médios dos deslocamentos e velocidades na direção x e y, bem como os respectivos desvios-padrões para cada configuração de ensaio realizado

Abstract: The interaction between fluids and granular media can give rise to dunes and ripples. When the flow is predominantly unidirectional, and flows over a bed with a limited sediment supply, it can form a barchan dune, which has a crescentic shape with horns pointing downstream. The barchan dunes are commonly found in nature, in deserts, in riverbeds, in ocean bottoms, and even in the surface of other planets. These dunes may also occur in the industry, in the extraction and transport of oil through pipelines, sewer systems, and in dredging lines. The aim of this work is to experimentally obtain the velocity fields of transported grains over the barchan dunes. In the experiments, an initial pile was placed on the bottom wall of a rectangular channel made of a transparent material, and it was entrained by a water turbulent flow, forming the barchan dunes. The experiment was filmed with a high-speed camera, and the images were post-processed with a code developed by the author, which allows to determine the displacement of grains with an Eulerian and Lagrangian approach. For the Eulerian approach, a mesh was generated, forming a velocity field of the transported grains over the dunes, and the results were presented in four different kinds of graphs. In all the graphs, the centroid of the dune was plotted in the central point, allowing to analyze the obtained velocities in relation to the centroid of the dune. The results obtained with the Lagrangean analysis were presented in a table, which gives the mean values of the displacements and velocities of grains in horizontal, x, and vertical, y, direction, as well as, the respective standard deviations for each test configuration performed
Subject: Transporte de sedimentos
Tratamento de imagens
Escoamento turbulento
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: WENZEL, João Luiz. Transporte de grãos sobre uma duna do tipo barcana. 2018. 1 recurso online (82 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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