Simulações de correntes de turbidez bi-dispersas na configuração lock-release com valores diferentes de Schmidt - Vidal, Guilherme Torres Marques (2021)
Correntes de densidade, ou correntes gravitacionais, são escoamentos gerados pelo gradiente de densidade entre dois fluidos de massas específicas diferentes. Correntes de turbidez é um tipo de corrente de densidade onde a diferença de densidade é causada pela presença de sedimentos mantidos em suspensão pela turbulência do escoamento. O estudo desse tipo de corrente possui grande relevância tanto por motivos acadêmicos como econômicos. Por exemplo, para a indústria de extração de óleo e gás há um grande interesse na compreensão desse fenômeno físico, porque correntes de turbidez formam depósitos, chamados de turbiditos, que quando são compostos principalmente por areias finas possuem alto potencial de se tornarem reservatórios de hidrocarbonetos. Para o estudo de correntes de densidade há diversos tipos de abordagem, uma delas, e a que foi adotada neste trabalho, é pela resolução numérica das equações que regem o fenômeno. Este trabalho é um estudo numérico de correntes de densidade bi-dispersas na configuração conhecida na literatura como Lock-release. O objetivo é entender qual o efeito da variação do número de Reynolds e do Schmidt na dinâmica do escoamento e na formação do seu depósito. Utilizou-se simulação numérica direta e simulação de grandes escalas. O código Incompact3D foi empregado para resolver as equações de Navier-Stokes e a equação do transporte e difusão para fluidos incompressíveis utilizando a aproximação de Boussinesq. O número de Reynolds definido para as simulações variou entre 5000 e 70000. Para o número de Schmidt se considerou dois casos: (i) 1 para as duas frações granulométricas e (ii) valor 3 para o grão com diâmetro mais grosso, enquanto se mantém valor unitário para a outra partícula. Para análise do fenômeno foram mensuradas a variação temporal de algumas quantidades associadas à corrente como a posição e velocidade da frente, massa suspensa, taxa de sedimentação e altura do depósito. Também foi calculada a evolução temporal do balanço de energia. Os resultados obtidos estão de acordo com o que está disponível na literatura. Analisando o efeito do número de Reynolds, observou-se que quanto maior for o valor desse parâmetro mais a simulação se aproxima do experimento de referência. Ao observar o efeito da dupla difusividade constata-se que ele é mais significativo para as simulações com número de Reynolds 5000 e conforme se aumente o valor do Reynolds, menos se observa uma diferença entre as simulações para os dois casos considerados de Schmidt.