Ficha de Componente Curricular

OBJETIVOS

O presente curso visa capacitar o aluno a resolver problemas envolvendo fluxo multifásico e transporte de calor e massa em meios porosos deformáveis. Assim, ao final do curso deseja-se que  o aluno seja capaz de: (i) identificar quais fenômenos são necessários para modelar um problema, (ii) entender as limitações dos modelos matemáticos considerados, (iii) definir quais ensaios de laboratório e campo devem ser realizados para obtenção dos parâmetros, e (iv) aplicar os conhecimentos para escolher o método numérico mais apropriado para solução do problema.

Ementa

Introdução. Fluxo monofásico de massa. Fluxo multifásico de massa. Transferência de calor e balanço de energia. Mecânica dos sólidos. Transporte de massa e energia em meios porosos deformáveis. Procedimentos numéricos.

PROGRAMA

1. INTRODUÇÃO

2. FLUXO MONOFÁSICO DE MASSA

2.1 Equação de Bernoulli

2.2 Equação de balanço de massa

2.3 Lei de Darcy

2.4 Equação de Brinkman-Forchheimer

2.4 Lei cúbica para fluxo em fraturas

2.5 Formulação pelo método dos elementos finitos

3. FLUXO MULTIFÁSICO DE MASSA

3.1 Efeitos decorrentes da capilaridade

3.3 Curva de retenção para solos não saturados

3.4 Lei de Darcy para meios com fluxo bifásico

3.5 Permeabilidade relativa

3.6 Equação de Richard

3.7 Fases e componentes

3.8 Equações de balanço de massa de ar e água.

3.9 Restrições de equilíbrio

3.10 Fluxos advectivo e não-advectivo
3.11 Lei de Fick

3.12 Difusão molecular e dispersão mecânica

3.13 Formulação por elementos finitos

4. TRANSFERÊNCIA DE CALOR E BALANÇO DE ENERGIA

4.1 Introdução

4.2 Temperatura

4.3 Lei 0 da Termodinâmica

4.4 Transferência de energia

4.5 Absorção de calor

4.6 Expansão volumétrica

4.7 1^a Lei da Termodinâmica, a equação de balanço de energia

4.8 Mecanismos de transferência de calor
4.9 2^a Lei da Termodinâmica

4.10 Formulação por elementos finitos

5. MECÂNICA DOS SÓLIDOS

5.1 Equações cinemáticas

5.2 Tensor das tensões de Cauchy e vetor tensão

5.2 Equações de equilíbrio

5.3 Modelos constitutivos
5.3 Formulação por elementos finitos

6. TRANSPORTE DE MASSA E ENERGIA EM MEIOS POROSOS DEFORMÁVEIS

6.1 Balanço de massa de sólidos

6.2 Efeito do fluxo monofásico do fluido na deformabilidade do meio poroso

• Princípio das tensões efetivas de Terzaghi

• Teoria de Biot para consolidação

6.3 Efeito da pressão capilar na deformabilidade do meio poroso

• Princípio das tensões efetivas de Bishop

• Tensão normal líquida e sucção

6.4 Efeito do transporte de energia na deformabilidade do meio poroso

6.5 Acoplamento termo-hidro-mecânico

6.6 Formulação por elementos finitos

6.7 Formas de acoplamento

7. PROCEDIMENTOS NUMÉRICOS

7.1. Procedimentos numéricos para solução de equações algébricas lineares

7.2. Procedimentos numéricos para solução de equações algébricas não lineares

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

1. BEAR, J. Modeling phenomena of flow and transport in porous media. Cham: Springer International Publishing, 2018
2. SELVADURAI, A. P.; SURONOV, A. P. Thermo-poroelasticity and geomechanics. Cambridge University Press, 2016.
3. BEAR, J. Dynamics of fluids in porous media. Dover Edit, 1992.
4. CHAN, A. H.; PASTOR, M.; SCHREFLER, B. A.; SHIOMI, T.; ZIENKIEWICZ, O. C. Computational Geomechanics: Theory and Applications. John Wiley & Sons, 2022.
5. COUSSY, O. Poromechanics. John Wiley & Sons, 2004.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

1. ZOBACK, M. D.; KOHLI, A. H. Unconventional reservoir geomechanics. Cambridge University Press, 2019.
2. BAI, M.; ELSWORTH, D. Coupled processes in subsurface deformation, flow, and transport. ASCE Press, 2000. 
3. WANG, H. Theory of linear poroelasticity with application to geomechanics and hydrogeology. Princeton University Press, 2001.
4. VAFAI, K. Handbook of porous media. CRC Press, 2015.

aprovação

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Documento assinado eletronicamente por Alexandre Rossi, Coordenador(a), em 10/01/2024, às 09:45, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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Documento assinado eletronicamente por Paulo Roberto Cabana Guterres, Diretor(a), em 10/01/2024, às 09:53, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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