Análise do fluxo de água em solo silte arenoso através da dinâmica de fluidos computacional (CFD)

Abstract

Este artigo discute o estudo e desenvolvimento de pesquisa que possam entender o comportamento da percolação da água em um solo silte arenoso. O objetivo geral é analisar, por meio da modelagem matemática utilizando o Método das Diferenças Finitas (MDF), a percolação de água em uma camada de solo de base de aterro em uma região semiárida de Campina Grande. A metodologia incluiu a modelagem matemática no ambiente Spyder da linguagem Python utilizando o MDF, e experimentos práticos com solo sem controle de energia de compactação, envolvendo o preparo do solo, montagem do protótipo e modelagem matemática. Protótipos foram montados para visualizar o comportamento da água ao longo do tempo. Os resultados indicam boa permeabilidade do solo, confirmados pela modelagem. Esses resultados incluem observações visuais do protótipo, indicando um tempo de percolação de 1 min e 49 s no primeiro compartimento, 2 min e 16 s no segundo compartimento e 1 min e 30 s no terceiro compartimento, obtendo uma boa correlação entre o modelo numérico e os experimentos práticos, validando a metodologia proposta. No desenvolvimento do modelo matemático, foram utilizadas equações diferenciais para o Método das Diferenças Finitas, com foco na condução transiente unidimensional. A modelagem da percolação foi baseada no modelo da Lei de Darcy. A modelagem numérica no Spyder mostrou uma boa permeabilidade da camada de solo ao longo do tempo, com boa percolação em intervalos específicos. Em conclusão, a combinação entre abordagem experimental e modelagem numérica mostrou-se eficaz para compreender o comportamento da água. O uso do Spyder Python se mostrou uma ferramenta valiosa para desenvolver e avaliar o modelo.