@PHDTHESIS{ 2020:1509627157, title = {Simulação numérica de correntes de densidade hiperpicnais sob referencial móvel}, year = {2020}, url = "http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9437", abstract = "Correntes de densidade são escoamentos resultantes de um gradiente de pressão gerado por variações de forças de empuxo entre dois fluidos que entram em contato. A propagação destes escoamentos promove a formação de diferentes regiões internas, tais como uma região frontal conhecida como cabeça, uma região à montante da cabeça chamada de corpo e uma região posterior referida como cauda. A cabeça de uma corrente de densidade é uma região de fortes gradientes de velocidade, responsável por grande parte do entranhamento de fluido na corrente e também possui heterogeneidades em seu ponto mais à jusante conhecidas como estruturas de lobos e fendas. Neste trabalho é apresentado um modelo matemático que permite realizar simulações numéricas da cabeça de uma corrente de densidade em tempos suficientemente longos com um custo computacional reduzido. Tal modelo matemático é baseado no acoplamento de um referencial móvel no sistema de coordenadas que corresponde a modificações nos termos de transporte das equações de Navier-Stokes e de transporte escalar e nas condições de contorno do problema. Com base neste modelo matemático e utilizando o código computacional Incompact3d, Simulações Numéricas Diretas e Simulações de Grandes Escalas foram realizadas primeiramente para verificar a validade do modelo proposto e posteriormente para buscar mais informações a respeito do comportamento da cabeça de uma corrente de densidade em longos períodos de tempo e sobre a origem das estruturas de lobos e fendas. Como resultados de base de validação do modelo proposto, foram realizadas simulações na configuração de escoamento conhecida na literatura como lockexchange e também considerou-se relações empíricas disponíveis na literatura. A partir dos resultados obtidos com o modelo matemático proposto, foi observado que em períodos de tempo mais longos a corrente de densidade não apresenta a formação de novos vórtices de Kelvin-Helmholtz e as estruturas de lobos e fendas possuem largura que, em média, cresce em função do número de Reynolds da cabeça da corrente, comportamento que é exatamente o oposto do que esta documentado na literatura de abordagens experimentais. Com base na Teoria da Estabilidade Linear, foi concluído que as estruturas de lobos e fendas são originadas pelo desenvolvimento de instabilidades gravitacionais, do tipo Rayleigh-Taylor, associadas à região de estratificação instável no ponto mais à jusante da cabeça da corrente de densidade.", publisher = {Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul}, scholl = {Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais}, note = {Escola Politécnica} }