'Natural' disasters: analyzing pulsating regimes in mudflows

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.004.0022

Keywords:

Risks and natural disasters, Roll waves, Newtonian and non-Newtonian fluids, Numerical simulation

Abstract

When talking about natural disasters and risks, so present in the Brazilian scenario, this work proposes a mechanicist evaluation for fluid flows in open channels (channels, hills, watershed, spillways, etc.). The roll wave phenomenon, characterized by its periodic configuration and fast wave fronts in the free surface, may occasionally appear in such flows, if sufficient conditions were reached. Its presence may compromise the integrity of nearby structures and may increase the damage these disasters offer. This work evaluates numerically and analytically the generation of such waves in Newtonians and non-Newtonian flows. The main purpose reached by this work was to verify the validity of analytical and numerical methods based on the results given by the numerical simulation. In the numerical plan, finite volumes method was used, by the FLUENT software (with complete equations). In addition, the analytical model used already established for mudflows (viscoplastic fluid) was obtained from the manipulation of the Cauchy equations vertically averaged, with the Herschel-Bulkley rheological model inserted in the viscous part of the tension tensor.A comparative analysis between the methods was developed, resulting in a good agreement.

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Author Biographies

Fabiana de Oliveira Ferreira, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho

Possui graduação em Matemática (Licenciatura Plena) - FCT-UNESP Campus de Presidente Prudente, mestrado em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, na área de Ciências Térmicas e doutorado na Engenharia Elétrica pela Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, na área de automação.  Fez doutorado sanduiche na Universidade Nova de Lisboa (Portugal), no departamento de Engenharia Mecânica e Industrial. Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Matemática Aplicada, atuando principalmente nos seguintes temas: sistemas dinâmicos, escoamento com superfície livre, fluidos hiperconcentrados, instabilidades do tipo roll waves no âmbito de riscos e catástrofes

Geraldo de Freitas Maciel, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho

Professor Titular na UNESP, FE Ilha Solteira. Atua no Departamento de Engenharia Civil desde 1994. Atualmente é Vice-Coordenador do Curso de Engenharia Civil. Professor no Mestrado e Doutorado do PPGEM ? Programa de Pós-Graduação de Engenharia Mecânica e do ProfÁgua (Agência Nacional de Águas): Programa de Mestrado Profissional em Rede. Orientador de Mestrado e Doutorado. Professor Visitante no Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - França. Atuou no Insa de Toulouse (Génie Mathématique) como responsável de disciplina de Mecânica dos Fluidos e Aerodinâmica de 1999 a 2013. Coordenador de Projeto Brafitec Unesp-Insa (Capes-CDEFI): de 2010-2013. Coordenador na Unesp de vários Acordos de Pesquisa em Rede com IES brasileiras através do PROCAD (Unesp, UFRJ, UNIFEI, UFRGS, UFRN) e com IES de Portugal (IST, Laboratório LNEC) através do Capes-Grices, Capes FCT. Coordenador de Projeto de Pesquisa Fapesp-CNRS (França) - 2006-2008. Graduado pela Escola Politécnica da UFRJ - Engenharia Civil (1984), Mestre em Engenharia Oceânica pela COPPE - UFRJ (1986) e Doutorado em Mecânica - Université Joseph Fourier - Grenoble I (1991). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Hidráulica, atuando principalmente nos seguintes temas: Hidráulica Geral, Recursos Hídricos, Escoamento com superfície livre - fluidos Newtonianos e Não-Newtonianos - Análise teórico-numérico-experimental, Reologia de Fluidos e de Materiais Cimentícios e Poliméricos. Mudanças Climáticas, Riscos e Catástrofes Naturais. Etnografia de Catástrofes (interface das Engenharias com as Ciências Sociais). Incentivador dos novos dispositivos e técnicas de Engenharia Digital na formação dos engenheiros. Pela Mobilidade Internacional consequente de Estudantes e Internacionalização Crossborder e at home. Atividades de ensino e tutoria a distancia desde 2017 com o Grupo Insa - França. INDICE H EM 03/09/2021: 6 NA SCOPUS, 6 NA WEB OF SCIENCE (WoS), 9 NA GOOGLE SCHOLAR

Published

2021-02-08