APLICACAO DO METODO DOS ELEMENTOS FINITOS DE ACOPLAMENTO NA SOLUCAO DE PROBLEMAS HIDROMECANICOS PELO METODO DOS ELEMENTOS FINITOS MISTOS E NAS FORMULACOES ESTABILIZADAS DE FLUXO BIFASICO EM MEIO POROSO
Escoamento bifásico. Acoplamento Hidromecânico. Streamline Uupwind Petrov-Galerkin. Elementos finitos mistos. Reservatórios de petróleo.
Os fenômenos que ocorrem em meios porosos, como os reservatórios de petróleo, possuem características corriqueiramente encontradas em aplicações práticas que impõem aos modelos de simulação condições para a obtenção de resultados satisfatórios. Entre essas condições estão a consideração de múltiplas físicas, a capacidade dos métodos em capturar os fenômenos e a possibilidade de construir modelos computacionalmente viáveis de serem resolvidos. Dentro dessa perspectiva o presente trabalho abordou o problema de acoplamento hidromecânico e o escoamento bifásico em meios porosos. O primeiro problema foi resolvido a partir de uma formulação mista de elementos finitos, utilizando elementos de Taylor-Hood, garantindo a condição de Ladyzhenskaya– Babuška–Brezzi. O problema de escoamento bifásico também foi resolvido utilizando uma formulação do método dos elementos finitos, denominada Streamline Uupwind Petrov-Galerkin, que introduz uma estabilização numérica ao método de Galerkin clássico na direção das linhas de corrente. Associados a essa formulação também foi proposta uma estabilização adicional do tipo Discontinuity Capturing Operator, onde uma estabilização na direção do gradiente da saturação é considerada. Todos os dois problemas foram resolvidos utilizando malhas não-conformes tratadas pelo método dos elementos de acoplamento. Esse método impõe a compatibilidade entre as variáveis das malhas a serem acopladas com caraterísticas como: não necessidade de criação de graus de liberdade adicionais ou superfícies intermediárias, acoplamento de malhas não coincidentes e possibilidade de acoplamento não-rígidos. As formulações foram implementadas em um código in house em ambiente MATLAB e a geração de malha foi realizada no software livre Gmsh. Os resultados foram comparados com problemas clássicos da literatura que possuíam solução analítica ou soluções de referência. Os resultados tanto para o problema hidromecânico como para o problema bifásico se mostraram satisfatório, corroborando com o uso de formulações estabilizadas e com a utilização de malhas não-conformes para a otimização do custo computacional dos modelos.