Avaliação da influência do uso de funções tipo level-set e de anti-difusão na representação de interfaces no método VOF: aplicação para o problema tipo ruptura de barragem com fluido não-Newtoniano - Santos, Keila Mercedes Oliveira dos (2024)
Os escoamentos que ocorrem em decorrência do rompimento de barragens (dam break flows) são caraterizados pela rápida liberação de algum líquido reservado. Além do óbvio interesse neste tipo de estudo para prevenção de problemas relacionados à infraestrutura civil, também é um tipo de escoamento muito utilizado como teste numérico para problemas multifásicos imiscíveis. Uma grande quantidade de fluidos existentes na natureza e na indústria se comportam como fluidos não-Newtonianos, o que torna o seu estudo muito importante em diversas áreas na engenharia. Neste trabalho, os efeitos das funções de interpolação para captura da interface em problemas de ruptura de barragens envolvendo fluidos viscoplásticos são investigados numericamente, sendo que o problema multifásico é resolvido utilizando-se o método VOF (Volume Of Fluid). O objetivo principal desta Dissertação foi o estudo da avaliação da influência do uso de funções tipo level-set e de antidifusão na simulação de problemas de ruptura de barragens, notadamente quando o fluido apresenta comportamento viscoplástico. As simulações numéricas foram realizadas com o Ansys-Fluent 21R2 usando o método VOF e suas combinações com algoritmos Level Set e antidifusão. O escoamento foi simulado usando um domínio bidimensional contendo um obstáculo para forçar uma ruptura interfacial severa da frente de onda do fluido, permitindo que o desempenho das funções de interpolação fosse investigado minuciosamente. Os resultados da simulação foram examinados em três maneiras diferentes: descrição qualitativa da interface, com a análise da nitidez da interface; tempo computacional; e estabilidade numérica, com a verificação do número de passos de tempo e iterações totais de quatro funções de interpolação: PLIC, CICSAM, MHRIC e COMPRESSIVE. Com o resultado da análise realizada foi revelado que a abordagem geométrica mostrou melhor qualidade interfacial e nitidez em relação às outras funções de interpolação, uma vez que a função PLIC, apesar de ser a função teoricamente mais cara computacionalmente, apresenta a melhor solução numérica