Simulação de roll waves em escoamentos de fluidos newtoniano e não-newtoniano

O presente trabalho vem contemplar o estudo do fenômeno natural que compreende o escoamento de material lamoso, fluidos normalmente não-newtonianos, muitas vezes oriundo do rompimento da estabilidade de encostas através da saturação do solo. Este tipo de fenômeno vem se mostrando cada vez mais presente, principalmente dentro do cenário brasileiro, através de eventos onde o fenômeno se consagrou como "catástrofe natural". Essas corridas de lama ou mudflows, como são chamados, são caracterizados pela presença marcante do fluido de natureza não-newtoniana. Sob o ponto de vista de Engenharia, estes fenômenos são representados matematicamente pelas equações da continuidade e do momentum. Aprofundando no estudo deste sistema, um tipo específico de instabilidade de superfície livre pode ser gerada e detectada, dependendo das condições do escoamento, e condições favoráveis ao aparecimento e sua propagação, o que viria a alterar significativamente a configuração do escoamento, muitas vezes agravando suas conseqüências quando de sua ação sobre estruturas civis. Este tipo de instabilidade se configura em regime permanente (Coussot, 1994; Balmforth e Mandre, 2004) com comprimento e amplitude de onda bem definidos, recebendo o nome de roll waves. Na busca de identificar as condições que favoreçam a ocorrência e evolução dessas ondas, estudos vêm sendo realizados tanto para escoamentos de fluidos newtonianos quanto para fluidos de reologia não newtoniana. Dentro desse contexto, a equipe RMVP - Reologia de Materiais Viscosos e Viscoplásticos - Grupo de pesquisa do CNPq - Unesp de Ilha Solteira, associada ao estudo de riscos e catástrofes no meio ambiente vem, através desta publicação, relatar algumas de suas contribuições de ordem matemática e numérica com pretensões, em curto prazo, de modelagem física, visto que é necessário capturar os fenômenos físicos do problema com maiores detalhes. Sabe-se que para lavas torrenciais e lamas, o modelo reológico mais representativo é o de Herschel-Bulkley (Coussot, 1994; Maciel et al., 2009). Para melhor compreensão do fenômeno roll waves, no plano numérico o estudo vem sendo realizado usando técnicas de CFD, na busca de efetuar comparações com o modelo analítico proposto por Ferreira et al. (2011). Desta forma, este trabalho tem como objetivo apresentar resultados de simulações feitas com o software FLUENT para escoamento de reologia newtoniana e não newtoniana, assim como as conclusões advindas destas simulações numéricas.