Vitor Rocco Albernaz
Orientador(es)
Renato Elias
Resumo
O transporte de sedimentos, fundamental para a dinâmica da superfície terrestre, envolve a movimentação de partículas sólidas por água, vento, gelo e gravidade. A intervenção humana exacerba esses processos, aumentando a erosão e sedimentação promovendo impactos ambientais significativos. Métodos físicos, analíticos e numéricos são utilizados para estudar esses fenômenos. Graças aos avanços na capacidade computacional, o campo da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) emergiu como um método numérico de destaque, capaz de desenvolver soluções eficazes para problemas complexos. Este estudo utiliza o REEF3D, um modelo CFD open-source baseado em diferenças finitas, para simular o transporte de sedimentos. A solução das equações no REEF3D adota um método de projeções para a resolução do termo de pressão, associada a um método iterativo e global, o Bi-Conjugate Gradiente Stabilized (BiCGStab). Além disso, o software adota o método level set para lidar com as interfaces da fronteira fluida e da fronteira sólida. O objetivo é aplicar a modelagem numérica em três casos de transporte de sedimentos: dois casos de benchmark destinados a validar o modelo com base em dados experimentais, e um terceiro caso aplicado a um cenário fictício. A aplicação da modelagem numérica busca contribuir para uma melhor compreensão dos processos de transporte de sedimentos e suas implicações ambientais e industriais.
Abstract
Sediment transport, fundamental to the dynamics of the Earth's surface, involves the movement of solid particles by water, wind, ice, and gravity. Human intervention exacerbates these processes, increasing erosion and sedimentation, and causing significant environmental impacts. Physical, analytical, and numerical methods are utilized to study these phenomena.
Thanks to advances in computational power, the field of Computational Fluid Dynamics (CFD) has emerged as a leading numerical method capable of developing effective solutions for complex problems. This study uses REEF3D, an open-source CFD model based on finite differences, to simulate sediment transport. The solution of the equations in REEF3D adopts a projection method for resolving the pressure term, combined with an iterative and global method, the Bi-Conjugate Gradient Stabilized (BiCGStab). Additionally, the software uses the level set method to handle fluid and solid boundary interfaces. The objective is to apply numerical modeling in three sediment transport cases: two benchmark cases aimed at validating the model based on experimental data and a third case applied to a fictitious scenario. The application of numerical modeling aims to contribute to a better understanding of sediment transport processes and their environmental and industrial implications.
