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Tópicos sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais
o melhor método para análises multifase, dadas as vantagens e desvantagens das abordagens.
O objetivo de análises multifase é estudar o comportamento da interação de líquidos e gases e
a reprodução da transição de uma fase para outra. O parâmetro básico para a transição entre
fases é a temperatura. No modelo de Shan e Chen (1993), o papel da temperatura em processos
não isotérmicos é representada por meio do parâmetro de interação G. A ideia básica
de Shan e Chen é a aplicação de um potencial de interação microscópico entre as partículas
vizinhas. Para esse propósito, uma força de atração é adicionada aos nós mais próximos. Para
o modelo D2Q9, essa força é dada pela seguinte equação:
8
F (x, t)= – G ψ (x, t) w i
ψ (x + c i
Δt, t) c
Σ i
(14)
i = 0
sendo w i
os pesos associados com cada direção de velocidade e Ψ uma função que define o
potencial de interação. Essa função é definida como:
–ρ ψ (ρ) = ψ0 exp
(
0
(15)
ρ
em que Ψ 0
e ρ 0
são constantes ou parâmetros do material. Outras funções para o potencial de
interação podem ser utilizadas.
Por sua vez, a pressão no fluido (P ) pode ser associada com a densidade por meio de
uma equação de estado. Para o modelo D2Q9, a equação de estado é dada por (hE e Doolen,
2002):
ρ
P = +
G ψ
2
(ρ)
(16)
3 6
A força de atração F, expressa na Equação (14), aumenta de acordo com a densidade.
Dessa forma, uma região densa (líquido) experimenta uma força coesiva maior que uma região
menos densa (gás), o que leva à aparição do fenômeno de tensão superficial. A força é
adicionada ao sistema de forma similar à Equação (13).
Por outro lado, é possível a simulação de aderência entre as partículas de fluido e as
superfícies, o que permite a reprodução de fenômenos como a adsorção e, posteriormente, a
ascensão capilar. De acordo com Martys e Chen (1996), o tamanho da força de aderência é
proporcional a um coeficiente de adsorção G s
dado pela Equação (17), em que s é dado por 1
se (x + c i
Δt) corresponde a um nó sólido e zero caso contrário.
8
F s
(x, t)= –G s
ψ (x, t) w i
s (x + c i
Δt, t) c
Σ i
(17)
i = 1
A atração de um fluido para uma superfície sólida por aderência constitui um aspecto
importante na simulação da infiltração em mesoescala, dado que a fase líquida se adere às
partículas sólidas e pode servir como passagem de mais líquidos em direção a outras regiões
do solo.
(
4.5.1 Exemplos de aplicação da análise multifásica
A Figura 12 mostra o resultado de uma simulação multifásica (liquido-gás) em que são
representados diferentes ângulos de contato entre uma gota de líquido e uma superfície sólida
de acordo com a variação do coeficiente de adsorção G s
. Esta figura mostra também a variação