TESE DE MESTRADO
UMA ABORDAGEM MULTI-ESCALA PARA O CÁLCULO DA PERMEABILIDADE LONGITUDINAL DE MEIOS POROSOS FIBROSOS RANDÔMICOS
UFRJ/COPPE - Dezembro/2001
Esta tese tem como objetivo determinar a permeabilidade longitudinal de meios
porosos fibrosos randômicos, considerando-se o escoamento longitudinal totalmente
desenvolvido ao longo de fibras paralelas. O método da homogeneização é aplicado ao
problema original de múltiplas escalas separando-o em três problemas: da macroescala,
da mesoescala e da microescala. A permeabilidade longitudinal do meio é determinada
através da solução do problema da mesoescala, modificado com o tratamento da
microescala quando necessário. Este problema é resolvido através do método dos
elementos finitos, cujo sistema de equações algébricas lineares é resolvido com a
utilização do método dos gradientes conjugados. O programa computacional
desenvolvido é validado através da comparação com resultados obtidos para meios com
geometrias regulares, e é então utilizado para a geração de novos resultados para meios
randômicos.
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Páginas iniciais
1. INTRODUÇÃO
1.1. Motivação
1.2. Descrição do Problema Físico e Objetivos
1.3. Revisão da Literatura
1.4. Metodologia
1.5. Organização da Tese
2. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
2.1. Meios Porosos
2.2. Fluidos
2.3. Lei de Darcy
3. FORMULAÇÃO CONTÍNUA DO PROBLEMA
3.1. Problema Original de Múltiplas Escalas
3.2. Homogeneização
3.3. Aplicação da Teoria da Homogeneização ao Problema Original
3.4. Macroescala
3.5. Mesoescala
3.6. Microescala
4. MÉTODOS NUMÉRICOS
4.1. Geração de Domínios
4.2. Geração de Malhas
4.3. Discretização por Elementos Finitos
4.4. Solução Iterativa pelo Método dos Gradientes Conjugados
5. RESULTADOS E ANÁLISE
5.1. Validação para Células Ordenadas
5.2. Meios Randômicos
6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES
6.1. Conclusões
6.2. Sugestões
ANEXO A. ARQUIVOS DE DADOS
ANEXO B. ESQUEMA ELEMENTO-A-ELEMENTO PARA A MONTAGEM DA MATRIZ DE RIGIDEZ
ANEXO C. VALORES NUMÉRICOS DE PERMEABILIDADE
BIBLIOGRAFIA
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