Fluidodinâmica computacional acoplada ao método dos elementos discretos para modelagem de Wetland construído subsuperficial horizontal

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dc.contributor.advisorCoelho, Lineker Max Goulart
dc.contributor.advisor-coSantos, Hersília de Andrade e
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/3618369732101367
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8891697482850065
dc.contributor.authorSantos, Kesley Antônio
dc.contributor.referee1Lineker Max Goulart Coelho
dc.contributor.referee2Hersília de Andrade e Santos
dc.date.accessioned2023-06-19T13:54:23Z
dc.date.available2023-06-19T13:54:23Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractA 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.
dc.description.abstractotherComputational fluid dynamics (CFD) is a tool that can assist in studies of the processes involved in the interior of constructed wetlands (CWs). However, the approaches used so far sacrifice important details for an in-depth analysis of the hydrodynamics of this wastewater treatment system. The Discrete Element Method (DEM) is a sophisticated approach to modeling porous media and has not yet been tested for WCs. In this work, the CFD-DEM was introduced and validated with experimental data from two case studies of CWs and the results were compared with the classic porous medium modeling through Darcy-Forchheimer equation. The CFD-DEM model demonstrated its dexterity by the statistical indices of Willmot (IC) and Pielke (DieLkE). The IC for the coupling simulations was 0.89 and 0.87 against 0.29 and 0.00 of the classic modeling. The CFD-DEM model obtained good agreement with the tracer test where the simulated mean retention time were 2.18d and 4.45d compared to 1.83d and 4.55d for the experimental beds, respectively. The proposed model was able to accurately classify the hydraulic efficiency of the beds. In addition, in the post-processing data, the CFD-DEM model was able to identify anomalies in the flow and aspects that classical modeling was not able to simulate. The application of the coupling between CFD and DEM will be useful for the development of models capable of performing more complex analyses.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/300
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectFluidodinâmica computacional
dc.subjectMétodo dos elementos discretos
dc.subjectSimulação (Computadores)
dc.subjectOpenFOAN (Programa de computador) - Modelos matemáticos
dc.subjectLIGGGHTS (Software) - Modelos matemáticos
dc.subjectCFDEMcoupling (Software)
dc.titleFluidodinâmica computacional acoplada ao método dos elementos discretos para modelagem de Wetland construído subsuperficial horizontal
dc.typeThesis
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