Método dos elementos finitos misto, estabilizados e de acoplamento aplicados a problemas hidromecânicos e de escoamento bifásico em meios porosos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: SILVA, Lucíolo Victor Magalhães e
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
UFPE
Brasil
Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Escoamento bifásico
Acoplamento hidromecânico
Streamline Uupwind Petrov-Galerkin
Elementos finitos mistos
Reservatórios de petróleo
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/66670
Resumo: Arquivo trocado em: 09/12/2025 conforme solicitação do autor e autorização da PROPG via processo.
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spelling Método dos elementos finitos misto, estabilizados e de acoplamento aplicados a problemas hidromecânicos e de escoamento bifásico em meios porososEscoamento bifásicoAcoplamento hidromecânicoStreamline Uupwind Petrov-GalerkinElementos finitos mistosReservatórios de petróleoArquivo trocado em: 09/12/2025 conforme solicitação do autor e autorização da PROPG via processo.vO presente trabalho abordou o problema de acoplamento hidromecânico e o escoamento bifásico em meios porosos. O primeiro problema foi resolvido a partir de uma reformulação mista de elementos finitos utilizando elementos de Taylor-Hood, garantindo a condição Lady-zhenskaya-Babuska-Brezzi. O problema bifásico foi resolvido utilizando uma formulação Streamline Upwind Petrov-Garlekin associada á estratégia de estabilização Discontinuty Capturing Operator. Os dois problemas foram resolvidos utilizando malhas-não-conformes, tratadas pelo método dos elementos de acoplamento, de forma inédita. Essa metodologia permite o acoplamento entre malhas sem a necessidade da criação de grau de liberdades adicionais. As formulações foram implementadas em ambiente MATLAB e a geração de malha foi realizada no software livre Gmsh. Os resultados foram comparados cpm problemas clássicos da literatura que possuíam solução analítica ou soluções de referencia. No contexto hidromecânico foram resolvidos os problemas clássicos de Terzaghi, Terzaghi heterogenio, Mandel e Schiffman. Nesses casos foram abordados aspectos como a utilização de malhas com interfaces não coincidentes, refinamento em locais com variações bruscas nos gradientes de pressões e refinamento local do domínio. Para o problema bifásico foram resolvidos os casos clássicos de Buckley-Leverett e 1/4 de cinco poços. Além dos problemas clássicos foram resolvidos 3 casos com soluções de referencia apresentada na literatura, considerando um caso com um reservatório com barreiras, um reservatório fraturado e um uma variação do problema de 1/4 de cinco poços. Para esses casos foi avaliada a influencia nos parâmetros de estabilização , a influencia da orientação da malha e da diferença entre o refinamento das malhas acopladas na estabilidade do método. A partir dos resultados as duas formulações propostas foram validadas como resultado consistentes.This work addressed the of hydromechanical coupling problem and two-phase flow in porous media. The first problem was solved using a mixed finite element reformulation using Taylor-Hood elements, ensuring the Lady-zhenskaya-Babuska-Brezzi condition. The two-phase flow problem was solved using a Streamline Upwind Petrov-Garlekin formulation associated with the Discontinuity Capturing Operator stabilization strategy. Both problems were solved using nonconforming meshes, treated by the coupling element method, in a novel manner by couplig elements method, This approach enables mesh coupling without introducing additional degrees of freedom. The formulations were implemented in MATLAB, and mesh generation with open- source software Gmsh. Results were compared against classical problems from the literature that had analytical or reference solutions. In the hydromechanical context, the classical Terzaghi, heterogeneous Terzaghi, Mandel, and Schiffman problems were solved. These cases examined the use of meshes with non-coincident interfaces, refinement in regions with sharp pressure gradients variations, and local meshe refinement. For the two-phase problem, the classical Buckley-Leverett and quarter five-spot cases were solved. In addition to the classical problems, three cases with reference solutions from the literature were estudied: a reservoir with barriers, a fractured reservoir, and a variation of the quarter five-spot problem. For these cases, we assesed the influence of stabilization parameters, the influence of mesh orientation, and the impact of differences in refinements levels between the coupled meshes on the stability of method. Based on the results, boths proposed formulations were validated and yielded consistent outcomes.Universidade Federal de PernambucoUFPEBrasilPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilGUIMARÃES, Leonardo José do NascimentoTEIXEIRA, Jonathan da Cunhahttp://lattes.cnpq.br/3239088236416834http://lattes.cnpq.br/382142597786848SILVA, Lucíolo Victor Magalhães e2025-10-22T15:11:57Z2025-10-22T15:11:57Z2025-08-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSILVA, Lucíolo Victor Magalhães e. Método dos elementos finitos misto, estabilizados e de acoplamento aplicados a problemas hidromecânicos e de escoamento bifásico em meios porosos. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Pernambucohttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/66670porhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPE2025-12-09T12:29:00Zoai:repositorio.ufpe.br:123456789/66670Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212025-12-09T12:29Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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