Aplicação de Métodos Numéricos Avançados para Resolver o Problema de Sedimentação Batelada: Captura de Interface por Tangente Hiperbólica, Essencialmente Não-Oscilatório Ponderado e Esquema Central de Alta Resolução

Resumo

A resolução numérica do fenômeno de sedimentação configura um grande desafio devido à presença de descontinuidades nas interfaces caracterizadas por três regiões distintas, a saber, (i) livre de sólidos; (ii) concentração de sólidos constante e (iii) concentração de sólidos varia de um valor inicial até um valor máximo. Este problema é particularmente relevante na indústria de petróleo, onde essa operação unitária é essencial em processos como o tratamento de águas residuais, controle de fluidos de perfuração e separação de fases durante a produção. A presença de descontinuidades e variações abruptas nas concentrações de sólidos apresenta desafios significantes para os tradicionais métodos numéricos usados para resolver este tipo de modelo. Nesta contribuição, três métodos numéricos com alta ordem, a saber, Captura de Interface por Tangente Hiperbólica, Essencialmente Não-Oscilatório Ponderado e Esquema Central de Alta Resolução são empregados para a resolução de dois estudos de caso clássicos no processo de sedimentação. Em geral, os resultados indicam que todos os três métodos foram eficazes no tratamento das descontinuidades nas interfaces de fase, mantendo a precisão e a estabilidade da solução. Além disso, embora todos os métodos tenham tido um desempenho satisfatório em vários aspectos, o Esquema Central de Alta Resolução foi considerado o mais eficiente em termos de tempo computacional.