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Dissertação

{pt_PT=The structure of gravity currents propagating in finite domains } {} EVALUATED

Detalhes: {pt=As correntes de densidade são escoamentos essencialmente horizontais gerados por diferenças de densidade entre dois ou mais fluídos em contacto, podendo ser encontradas quer em ambientes naturais quer antropogénicos. Estas correntes têm sido amplamente estudadas desde a segunda metade do século XX. No entanto, a maioria dos trabalhos tem-se focado na influência do gradiente de densidade e apenas recentemente alguns estudos levaram em linha de conta outros factores, tais como a rugosidade do fundo. O principal objectivo deste trabalho é a análise dos efeitos de geometrias complexas e diferentes rugosidades de fundo na propagação de correntes de densidade através de ensaios experimentais. Estes consistiram numa descarga contínua e pontual de uma solução de NaCl num tanque com água limpa em repouso. Os processos de transporte e mistura foram estudados através de técnicas de análise de imagem e a metodologia de Particle Image Velocimetry foi usada no estudo dos campos de velocidade. Os resultados mostraram que a geometria conduz a padrões de escoamento que geram ondas de reflexão complexas as quais interagem com as estruturas na frente da corrente. São também responsáveis por recirculações e zonas de menor diluição. Quanto aos efeitos da rugosidade, os resultados sugerem uma diminuição da velocidade de propagação na qual o escoamento de fluído denso por entre os vazios do fundo parece ser um mecanismo importante nessa perda de quantidade de movimento. A presença de estruturas mais fragmentadas na frente de onda mostra-se estar relacionada também com maiores rugosidades de fundo., en=Gravity currents are primarily horizontal flows driven by density differences between two or more contacting fluids which can be found in both natural and man-made environments. These currents have been widely studied since the second half of the XX century. However, most of the contributions have focused on the role of the density imbalance, and only recently some works have drawn attention to other factors such as the bed roughness. The main goal of this work is to analyse the effect of complex geometries and different roughness beds in the propagation of gravity currents through laboratory experiments.These comprised a point and continuous release of a NaCl solution into a tank with resting freshwater. The transport and mixing processes were assessed through image analysis techniques and Particle Image Velocimetry was employed in the study of the velocity fields. The results showed that geometry constraints induce flow patterns that generate complex reflection waves which in turn interact with the structures at the current’s front. They are also responsible for recirculation flows and zones of lower dilution. Regarding the effects of bed roughness, it can be observed a decrease in the propagation velocity in which the flow of dense fluid between the voids on the bed seems to be an important mechanism for that loss of momentum. It also induces more fragmented instability structures at the current’s front.}
Keywords: {pt=Correntes de Densidade, Efeitos de Geometria, Rugosidade de Fundo, Técnicas de Análise de Imagem, Particle Image Velocimetry., en=Gravity Currents, Geometry Effects, Bed Roughness, Image Analysis Techniques, Particle Image Velocimetry.}

Discussão: julho 4, 2017, 11:0