Dissertação

{pt_PT=Propagação de correntes de densidade em meio poroso} {} EVALUATED

{pt=No tratamento de águas residuais em leitos de macrófitas (bacias com enchimento poroso), a água afluente é mais densa, escoando sob a forma de corrente de densidade. O objetivo geral é esclarecer a dinâmica das correntes de densidade sobre e no interior de leitos granulares, com especial ênfase na descrição de aspetos cinemáticos. Foram realizados ensaios laboratoriais do tipo lock-exchange, sendo utilizada a técnica de análise de imagem. O meio poroso é composto por esferas de vidro. Foram observados três tipos de escoamento. Para cada tipo apresentam-se os resultados mais significativos: Correntes de densidade sobre leitos porosos - apresentam desenvolvimento horizontal e verificam velocidades de propagação baixas devido à perda de massa para o interior do meio. Infiltração - ocorre sob a forma de plumas com desenvolvimento vertical descendente O mecanismo impulsionador é similar ao da instabilidade de Rayleigh-Taylor, a estratificação inversa dos fluidos. A taxa de crescimento das plumas depende apenas do material do leito. O esgotamento de fluido acima do leito provoca uma paragem no desenvolvimento da pluma em relação à propagação da frente de infiltração. Correntes de densidade no interior do meio - apresentam desenvolvimento horizontal com velocidade muito menor que a corrente superficial, e é proporcional ao número de Re. A corrente não é autossemelhante, nem adimensionalizável com a altura total de fluido, resultando da relevância dos efeitos viscosos. A infiltração conduz ao aumentando a velocidade da corrente no interior do meio. A corrente no interior do meio provoca a desaceleração do desenvolvimento das plumas. , en=Residual wastewater can be treated in constructed wetlands (basins with porous filler) through which wastewater (denser than the water present in the bed) flows in the form of a density current. This thesis aims to clarify the dynamics of density currents over and within granular beds, with special emphasis on the description of kinematic aspects. Laboratory tests of lock-exchange type were performed, and the data was acquired through the image analysis technique. The porous medium consists in glass spheres. Three types of flows were observed being presented the most significant results: Density currents ever the medium: with longitudinal propagation, lower propagation velocities occur due to the loss of mass into the medium. Infiltration: occurs in the form of plumes with descending vertical development. The infiltration driver mechanism is similar to that of Rayleigh-Taylor instability, the inverse stratification of the fluids. The growth rate will depend only on the bed material. The depletion of fluid above the bed causes a stop in the development of the plume in relation to the propagation of the infiltration front. Density currents inside the medium: present horizontal development with a much slower velocity than the superficial current, proportional to the Reynolds number. The current is neither self-similar nor dimensionless with the total height of the fluid, which will result in the viscous effects being very relevant. Infiltration leads to increasing velocity of the current within the medium. The current inside the medium causes the deceleration of the plumes development. }
{pt=Correntes de Densidade, Meio Poroso, Lock-Exchange, Técnica de Análise de Imagem, Instabilidades Rayleigh-Taylor, en=Gravity Currents, Porous Media, Lock-Exchange, Image Analysis Technique, Rayleigh-Taylor Instabilities}

Julho 6, 2018, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

Rui Miguel Lage Ferreira

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado

ORIENTADOR

Ana Fonseca Galvão

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Auxiliar