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Título: Cálculo fracionário, microtomografia e multifractalidade aplicados à modelagem de ensaios em coluna em diferentes escalas
Autor(es): Moraes, Ricardo Mendonça de
Orientador(es): Cavalcante, André Luís Brasil
Assunto: Transporte de carga - vulnerabilidade
Cálculo
Microtomografia
Data de publicação: 6-Fev-2018
Referência: MORAES, Ricardo Mendonça de. Cálculo fracionário, microtomografia e multifractalidade aplicados à modelagem de ensaios em coluna em diferentes escalas. 2017. xvi, 116 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: A modelagem convencional do fenômeno de transporte de contaminantes em meio poroso falha em simular curvas de chegada com cauda longa e gera um coeficiente de dispersão que é dependente da escala para a qual foi calculado. A inclusão do cálculo fracionário no modelo de transporte de contaminantes visa melhorar a problemática convencional relacionando o índice de derivação fracionário com a complexidade de organização dos vazios do solo e o parâmetro de assimetria com a anisotropia dos canais de percolação do solo. Dessa forma, esta tese propõe uma modificação na equação diferencial fracionária de transporte e uma nova solução para a mesma, a qual atende a condição de inicial e de contorno do tipo fonte contínua e meio semi-infinito e leva em consideração o parâmetro de assimetria. Além disso, este trabalho utiliza a realização de ensaios em coluna em diferentes escalas, microtomografias computadorizadas e o uso da técnica multifractal para análise e comparação da precisão de modelagem da solução proposta, da solução fracionária mais difundida na literatura e da solução convencional da equação clássica. Os ajustes obtidos com a nova solução fracionária proposta conseguem simular com maior precisão os dados experimentais dos ensaios em coluna em comparação com a solução fracionária simétrica da literatura e com a solução convencional. Além disso, os modelos fracionários preveem melhor a dispersão dos ensaios de maior escala e a correta avaliação do índice de derivação e parâmetro de assimetria reduz a dependência da escala do coeficiente de dispersão fracionário. A análise multifractal das microtomografias computadorizadas relaciona os valores de índice de derivação e assimetria encontrados com a complexidade ou entropia de organização e distribuição dos vazios do solo.
Abstract: Conventional modeling of the contaminant transport phenomenon in porous media fails to simulate long tail breakthrough curves and generates a scale-dependent dispersion coefficient. The inclusion of fractional calculus in the transport model improves the conventional problematic by relating the fractional derivation index to the complexity of soil void organization and the asymmetry parameter with the anisotropy of the percolation channels. Thus, this thesis proposes a modification in the fractional differential transport equation and a new solution, which satisfies the continuous source and semi-infinite initial and boundary conditions and includes the asymmetry parameter. In addition, this work uses column tests at different scales, computerized microtomographies and the multifractal technique to analyze and compare the modeling accuracy of the proposed solution, the widespread fractional solution found in the literature, and the conventional solution of the classical equation. The fits obtained with the proposed fractional solution more accurately simulated the experimental data of the column tests in comparison to the symmetrical fractional solution found in the literature and the conventional solution. In addition, the fractional models better predicted the dispersion of the larger scale tests and the correct assessment of the derivation index and asymmetry parameter reduces the scale-dependency of the fractional dispersion coefficient. The multifractal analysis of the computerized microtomographies correlates the values of derivation index and asymmetry found in the fit process with the complexity or entropy of organization and distribution of the voids in the soil.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017.
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Aparece nas coleções:ENC - Doutorado em Geotecnia (Teses)

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