Dissertation/Thesis Tesis de la Universidad de Zaragoza Martínez Aranda, Sergio García Navarro, Pilar Efficient Simulation Tools (EST) for sediment transport in geomorphological shallow flows 2254-7606 2021-308 Entre los fenómenos superficiales geofísicos y medioambientales, los flujos rápidos de mezclas de agua y sedimentos son probablemente los más exigentes y desconocidos de los procesos movidos por gravedad. El transporte de sedimentos es ubicuo en los cuerpos de agua naturales, como ríos, crecidas, costas o estuarios, además de ser el principal proceso en deslizamientos, flujos de detritos y coladas barro. En este tipo de flujos, el material fluidificado en movimiento consiste en una mezcla de agua y múltiples fases sólidas, que pueden ser de distinta naturaleza como diferentes clases de sedimento, materiales orgánicos, solutos químicos o metales pesados en lodos mineros. El modelado del transporte de sedimentos involucra una alta complejidad debido a las propiedades variables de la mezcla agua-sólidos, el acoplamiento de procesos físicos y la presencia de fenómenos multicapa. Los modelos matemáticos bidimensionales promediados en la vertical ('shallow-type') se construyen en el contexto de flujos superficiales y son aplicables a un amplio rango de estos procesos geofísicos que involucran transporte de sedimentos. Su resolución numérica en el marco de los métodos de Volúmenes Finitos (VF) está controlada por el conjunto de ecuaciones escogido, las propiedades dinámicas del sistema, el acoplamiento entre las variables del flujo y la malla computacional seleccionada. Además, la estimación de los términos fuente de masa y momento puede también afectar la robustez y precisión de la solución. La complejidad de la resolución numérica y el coste computacional de simulación crecen considerablemente con el número de ecuaciones involucradas. Además, la mayor parte de estos flujos son altamente transitorios y ocurren en terrenos irregulares con altas pendientes, requiriendo el uso de una discretización espacial no-estructurada refinada para capturar la complejidad del terreno e incrementando exponencialmente el tiempo computacional. Por tanto, el esfuerzo computacional es uno de los grandes retos para la aplicación de modelos promediados 2D en flujos realistas con grandes escalas espaciales y largas duraciones de evento. En esta tesis, modelos matemáticos superficiales 2D apropiados, algoritmos numéricos de VF robustos y precisos, y códigos eficientes de computación de alto rendimiento son combinados para desarrollar Herramientas Eficientes de Simulación (HES) para procesos medioambientales superficiales involucrando transporte de sedimentos con escalas temporales y espaciales realistas. Nuevas HES capaces de trabajar en mallas estructuradas y no-estructuradas son propuestas para el flujos de lodo/detritos con densidad variable, transporte pasivo en suspensión y transporte de fondo generalizado. Una atención especial es puesta en el acoplamiento entre las variables del sistema y en la integración de los términos fuente de masa y momento. Las propiedades de cada HES han sido cuidadosamente analizadas y sus capacidades demostradas usando tests de validación analíticos y experimentales, así como mediciones en eventos reales.<br /> eng ingenieria civil; ingenieria hidraulica; Universidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad Zaragoza 2021 2021

http://zaguan.unizar.es/record/108471/files/TESIS-2021-312.pdf;

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