Escoamento de materiais viscoplásticos: Dam Break Flow

dc.contributor.advisor-co1Loureiro, Bruno Venturini
dc.contributor.advisor1Soares, Edson José
dc.contributor.authorModolo, Alan Victor Ferreira
dc.contributor.referee1Thompson, Roney Leon
dc.contributor.referee2Pires, PatrícioJosé Moreira
dc.date.accessioned2018-08-02T00:02:59Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-02T00:02:59Z
dc.date.issued2017-03-24
dc.description.abstractOver the last century, many authors have studied the Dam Break Flow. The understanding of this type of phenomenon is of great relevance,since it involves applications in dams that offer multiple benefits for humanity. However, the rupture of one of these dams may have undesirable and immeasurable consequences for society and the mining sector, for example.In this work we are interested in understanding how the Froude number and the non-Newtonian properties, particularly the viscoplasticity, affect the flow profile and the distance reached by the material after the Dam Break Flow. Such results are compared with the displacement of a Newtonian fluid. Through a simple experimental approach, a solution of viscoplastic or Newtonian material initially stored in a reservoir is released immediately. Such results are compared with the displacement of a Newtonian fluid. The flow images are captured during the test in two different ways. One is made using a CCD camera and the other is through Particle Image Velocimetry. From the images obtained by the CCD camera, a flow map is obtained, with their respective velocities, liquid level, air-liquid interface format and distance traveled by the material. The results obtained with the PIV are to determine the velocity field of the initial moments of the Dam Break Flow, for the different types of materials studied. In this work, it is shown that the plasticity of the material has total influence on the distance reached by the flow and also the results in instabilities along the flow. It has also been identified that the viscoplastic fluid reaches initial velocities greater thanthe Newtonian case. However, in the course of flow, they decrease rapidly. When the viscoplastic case is analyzed for a bed with roughness, it is observed that for a smooth surface, there is sliding of the material in a significant way for high values of plasticity. Through PIV analysis, it was found that the velocity of the wavefront is somewhat less than the maximum velocity obtained by the floweng
dc.description.resumoAo longo do último século, o Dam Break Flow vem sendo estudado por muitos autores. A compreensão deste tipo de fenômeno é de grande relevância, uma vez que envolve aplicações em barragens que oferecem múltiplos benefícios para a humanidade. Porém, o rompimento de uma dessas barragens pode trazer consequências indesejáveis e imensuráveis para a sociedade e para o setor de mineração, por exemplo. Neste trabalho estamos interessados em entender como o número de Froude e as propriedades não-newtonianas, particularmente a viscoplasticidade, afetam o perfil de interface do escoamento e a distância alcançada pelo material após o Dam Break Flow. Tais resultados são comparados com o deslocamento de um fluido newtoniano. Através de uma simples abordagem experimental, uma solução de material viscoplástico ou newtoniana incialmente armazenada em um reservatório é instantaneamente liberada. As imagens do escoamento são capturadas durante o teste de duas maneiras diferentes. Uma é feita utilizando uma câmera CCD e a outra é através da Velocimetria por Imagem de Partícula. A partir das imagens obtidas pela câmera CCD, obtém-se um mapa do escoamento, com as suas respectivas velocidades, nível de líquido, formato das interfaces ar-líquido e distância percorrida pelo material são observadas. Já os resultados obtidos com o PIV, são para determinar o campo de velocidade dos momentos iniciais do Dam Break Flow para os diferentes tipos de materiais estudados. Neste trabalho, é mostrado que a plasticidade do material tem total influência sobre a distância alcançada pelo escoamento e também resultam em instabilidades ao longo do mesmo. Foi ainda identificado que o fluido viscoplástico alcança velocidades iniciais maiores que o caso newtoniano. Porém, no decorrer do escoamento, decrescem rapidamente. Quando analisado o caso viscoplástico para um leito com rugosidade, nota-se que para uma superfície lisa, há deslizamento do material de forma significativa para altos valores de plasticidade. Através da análise com PIV, foi constatado que a velocidade de frente de onda é um pouco menor do que a velocidade máxima obtida pelo escoamento.
dc.formatText
dc.identifier.citationMODOLO, Alan Victor Ferreira. Escoamento de materiais viscoplásticos: Dam Break Flow. 2017. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2017.
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/9757
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectViscoplastic materialeng
dc.subjectPlasticityeng
dc.subjectSlipeng
dc.subjectDam Break Flowpor
dc.subjectPIVpor
dc.subjectDesgaste por deslizamentopor
dc.subjectRedução de arrastepor
dc.subjectFluxo de ruptura de barragenspor
dc.subjectMaterial viscoplásticopor
dc.subject.br-rjbnViscoelasticidade
dc.subject.br-rjbnEscoamento
dc.subject.br-rjbnPlasticidade
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.subject.udc621
dc.titleEscoamento de materiais viscoplásticos: Dam Break Flow
dc.typemasterThesis

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