Fluidodinâmica computacional acoplada ao método dos elementos discretos para modelagem de Wetland construído subsuperficial horizontal
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Data
2022
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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
A fluidodinâmica computacional (CFD) é uma ferramenta que pode auxiliar nos estudos dos processos envolvidos no interior de wetlands construídos (WCs). No entanto, os métodos utilizados até então sacrificam detalhes importantes para uma análise aprofundada da hidrodinâmica desse sistema de tratamento de esgoto. O método dos elementos discretos (DEM) é uma abordagem aprimorada para modelagem do meio poroso e ainda não foi testado para WCs. Nesse trabalho a metodologia CFD-DEM foi introduzida e validada com dados experimentais de dois estudos de caso de WCs e compararam-se os resultados com a modelagem clássica do meio poroso de Darcy-Forchheimer. O modelo CFD-DEM demonstrou sua superioridade pelos indices estatísticos de Willmot (IC) e Pielke (DPIELKE), sendo que os IC calculados o acoplamento foi de 0,89 e 0,87 ante 0,29 e 0,00 do modelo clássico. O modelo CFD-DEM obteve boa concordância com o teste de traçadores onde os tempos de detenção médio simulados foram de 2,18d e 4,45d ante 1,83d e 4,55d do experimental, respectivamente. O modelo proposto conseguiu classificar com precisão a eficiência hidráulica dos leitos. Além disso, no pós-processamento dos dados, o modelo CFD-DEM foi capaz de identificar anomalias no escoamento e aspectos que modelagem clássica não foi capaz de simular. A aplicação do acoplamento entre CFD e DEM será útil para o desenvolvimento de modelos capazes de realizar análises mais complexas da hidrodinâmica de WCs.
Descrição
Palavras-chave
Fluidodinâmica computacional, Método dos elementos discretos, Simulação (Computadores), OpenFOAN (Programa de computador) - Modelos matemáticos, LIGGGHTS (Software) - Modelos matemáticos, CFDEMcoupling (Software)