Marcus Vinicius Sena Casagrande
Resumo
Neste trabalho é apresentada a implementação de um modelo híbrido baseado no acoplamento das abordagens Lagrangeana e Euleriana. A abordagem Lagrangeana é utilizada para o sistema de partículas através do método dos elementos discretos (DEM), enquanto que uma malha Euleriana fixa é utilizada para a fase fluida, modelada pelo método dos elementos finitos (FEM). O modelo acoplado DEM-FEM resultante é resolvido no tempo através de uma abordagem de subciclos.
A metodologia apresentada foi utilizada na simulação de diversos experimentos numéricos com o intuito de validar a ferramenta numérica implementada. Resultados numéricos e experimentais são comparados no caso de sedimentação de partículas. Para comparar o comportamento de partículas se movimentando sob efeito gravitacional em um meio fluido, a simulação de uma pluma de sal em queda livre em uma coluna de fluido é realizada, e as principais características do sistema são discutidas em comparação com um experimento qualitativo.
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
Abstract
In this work it is presented the implementation of a hybrid model that is based on a Lagrangian-Eulerian approach. A Lagrangian description is used for the particle system employing the Discrete Element Method (DEM), while a fixed Eulerian mesh is used for the fluid phase, modeled by the finite element method (FEM). The resulting coupled DEM-FEM model is integrated in time with a subcycling scheme.
The aforementioned scheme is applied in the simulation of several numerical experiments to validate the implemented numerical tool. Experimental and numerical results are compared in a particle sedimentation case. To compare the behavior of particles falling in a fluid medium, a simulation of a salt plume falling in a fluid column is performed, and the main characteristics of the system are discussed, in comparison with a qualitative experiment.
