Simulação e análise da dinâmica de fluidos granulares

• Ano de defesa: 2007
• Autor(a) principal: Aline Cristina Soterroni
• Orientador(a): Elbert Einstein Neher Macau, Fernando Manuel Ramos
• Banca de defesa: Joaquim José Barroso de Castro, Iberê Luiz Caldas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação Aplicada
• País: BR
• Resumo em Inglês: Granular materials are ubiquitous in nature and in our daily lives, and used in many industrial processes. Depending on the physical conditions that they are subjected, granular materials may present unusual behavior, combining properties of solids, liquids or gases, and displaying interesting and diversified phenomena. In this work we numerically simulated two granular systems in order to investigate the phenomenon of size segregation (System 1) and pattern formation in vertically vibrated thin granular layers (System 2). Results for the System 1 suggest that the phenomenon of segregation is the effect of the combination of two distinct mechanisms: buoyancy and convection. For System 2, we found disordered patterns but with some isolated squares, pentagons and hexagons. The dynamics observed in System 2 is essentially diffusive, Brownian motion-type, in contrast with the convective dynamics displayed by System 1, characterized by the presence of a convection cell within the simulation box.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/05.07.18.32

Materiais granulares são frequentemente manipulados pelo homem, encontrados de forma abundante na natureza e utilizados em diversas atividades agro-industriais. Dependendo das condições físicas a que são submetidos, eles são capazes de apresentar comportamentos não usuais, assumindo propriedades de sólidos, líquidos ou gases, além de exibir interessantes e diversificados fenômenos. Estas e outras características contribuem para a falta de uma teoria que forneça uma visão unificada de todos os fenômenos observados. Neste trabalho simula-se numericamente dois sistemas granulares a fim de estudar e investigar os fenômenos da segregação por tamanho (Sistema 1) e o da formação de padrões em finas camadas osciladas verticalmente (Sistema 2). As análises obtidas para o Sistema 1 sugerem que o fenômeno da segregação é o resultado da combinação de dois mecanismos distintos: empuxo e convecção. Já para o Sistema 2 encontramos algumas formas geométricas isoladas (quadrados, pentágonos e hexágonos) e a dinâmica observada é essencialmente difusiva, do tipo movimento browniano, em contraste com a dinâmica convectiva do Sistema 1, caracterizada pela presença de uma célula de convecção dentro do recipiente.