00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/5877
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisor1Lira, Sérgio Henrique Albuquerque-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0074210562663321pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Italo Marcos Nunes de-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0233665338105542pt_BR
dc.contributor.referee1Dias, Wandearley da Silva-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4655224339571082pt_BR
dc.contributor.referee2Leão, Lidiane Maria Omena da Silva-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7172912861651398pt_BR
dc.creatorRodrigues, Lendel dos Santos-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1904212460148626pt_BR
dc.date.accessioned2019-09-04T18:15:33Z-
dc.date.available2019-08-14-
dc.date.available2019-09-04T18:15:33Z-
dc.date.issued2018-03-26-
dc.identifier.citationRODRIGUES, Lendel dos Santos. Formação de padrão na célula de Hele - Shaw girante: um estudo computacional através do método de phase- field. 2019. 59 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5877-
dc.description.abstractIn the past few decades many scientific papers were published about hydrodynamic instabilities in the Hele-Shaw cell and pattern formation through viscous fingering in the interface between two immiscible fluids. This problem was analyzed both by experimental and theoretical physicists, due its prototypical role in describing interfacial growth, such as oil recovery, solidification, electrical discharges, etc. When a less viscous fluid displaces a more viscous one, these instabilities arise due to the difference in viscosity between the two confined liquids (Saffman-Taylor instability), and the driving force of this destabilization is the fluid injection rate. However, other physical mechanisms may destabilize an initially circular interface in this effectively two-dimensional geometry and produce qualitatively different viscous fingering phenomena. In this work, we approach the problem of a rotating Hele-Shaw cell, where the instabilities are now induced by the centrifugal force and depend on the density difference between the fluids. This variant version of the original Saffman-Taylor problem was previously studied in the literature trough analytical, numerical and experimental investigations, and several morphological and dynamical properties of viscous fingering were explored. Here, we revisit this system with the goal of reproducing several of these observations through computational simulations utilizing the Phase-Field method for two-dimensional flow with finite surface tension. This method consists in rewriting the equations in terms of an auxiliary scalar field that regularizes the interface between the fluids by introducing an artificial finite thickness to the phase separation region. By proceeding this way, we are able to numerically integrate partial differential equations that automatically implement the boundary conditions of the problem, without the necessity of tracking the moving interface. Via this technique, we have performed numerical simulations of the time evolution of initially circular droplets in situations where we introduce symmetric perturbations at its interface and other cases where we use asymmetric perturbations. In this study, we analyze the role of both dimensionless parameters that govern the system’s dynamics: the dimensionless surface tension B, which measures the ratio between capillary and centrifugal forces; and the dimensionless viscous contrast A between the fluids. Our observations compare well with the theoretical predictions of the linear perturbation analysis, both qualitatively and quantitatively, and are in agreement with previous results contained in the scientific literature on the subject.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Alagoaspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFALpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectFormação de dedos viscosospt_BR
dc.subjectCélulas de Hele-Shawpt_BR
dc.subjectForça centrífugapt_BR
dc.subjectMétodos phase-fieldpt_BR
dc.subjectViscous fingeringpt_BR
dc.subjectHele-Shaw cellpt_BR
dc.subjectCentrifugal forcept_BR
dc.subjectPhase-field methodspt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.titleFormação de padrão na célula de Hele - Shaw girante: um estudo computacional através do método de phase- fieldpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.description.resumoNas últimas décadas diversos trabalhos científicos foram publicados sobre instabilidades hidrodinâmicas na célula de Hele-Shaw e a formação de padrão de dedos viscosos na interface entre dois fluidos imiscíveis. Este problema foi analisado tanto por físicos experimentais como teóricos devido ao seu papel prototípico na descrição de processos de crescimento interfacial, tais como extração de petróleo, solidificação, descargas elétricas, etc. Quando um fluido menos viscoso desloca outro mais viscoso, essas instabilidades ocorrem devido à diferença de viscosidade entre os dois fluidos imiscíveis confinados (instabilidade de Saffman-Taylor), sendo a taxa de injeção a força motriz da desestabilização.No entanto, outros mecanismos físicos também podem desestabilizar uma interface inicialmente circular nesta geometria quase bidimensional e produzir dedos viscosos qualitativamente diferentes. Nesta dissertação abordamos o problema da célula de Hele-Shaw girante, em que as instabilidades são induzidas através da força centrífuga e, neste caso, dependem da diferença de densidade entre os fluidos. Esta variante do problema de Saffman-Taylor foi previamente estudada na literatura de maneira analítica, numérica e experimental, onde diversas características morfológicas e dinâmicas dos dedos viscosos foram exploradas. Nós revisitamos este sistema com o intuito de reproduzir várias destas observações através de simulações computacionais utilizando o método de Phase-Field para escoamentos bidimensionais com tensão superficial finita. Este método consiste em reescrever as equações dinâmicas do problema de fronteira livre original em termos de um campo de fase auxiliar que regulariza a interface entre os fluidos ao introduzir uma espessura finita artificial para a separação das fases. Desta maneira somos capazes de integrar numericamente equações diferenciais parciais que automaticamente implementam as condições de contorno do problema e não necessitam rastrear a interface. Através desta técnica, realizamos simulações da evolução temporal de gotas inicialmente circulares tanto em circunstâncias em que introduzimos perturbações simétricas na interface (consistindo apenas um modo harmônico) como perturbações assimétricas (possuindo diversos modos harmônicos de perturbação com fases aleatórias entre si). Neste estudo, analisamos o papel dos dois parâmetros adimensionais que governam a dinâmica do sistema: a tensão superficial adimensional B, que mede a razão entre as forças de capilaridade em relação à força centrífuga; e o contraste de viscosidade entre os fluidos A. Nossas observações são comparadas qualitativa e quantitativamente com as previsões da análise de perturbação linear do problema, e estão de acordo com os prévios resultados contidos na literatura.pt_BR
Aparece nas coleções:Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF



Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.