Modelización de flujos de derrubios mediante sph

• Autores: Angel Yagüe Hernan
• Directores de la Tesis: Manuel Pastor Pérez (dir. tes.), Miguel Martín Stickle (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Diego Guillermo Manzanal (presid.), Ignacio Menéndez Pidal de Navascués (secret.), José Estaire Gepp (voc.), Mila Enriqueta Sanchez de Vilanova (voc.), Pablo Mira Mc Williams (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Estructuras, Cimentaciones y Materiales por la Universidad Politécnica de Madrid
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Ingeniería civil
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • La presente Tesis Doctoral presenta un modelo matemático y numérico capaz de simular flujos de derrubios donde el acoplamiento entre el esqueleto sólido y el fluido intersticial juega un papel fundamental El modelo matemático propuesto reproduce el complejo comportamiento de los flujos de derrubios donde la diferencia de velocidades entre las fases de la componente sólida y la del fluido puede ser importante. Este modelo está basado en el modelo integrado en profundidad propuesto por Pitman-Le (Pitman and Le 2005), que a su vez es heredero de los trabajos de Savage-Hutter para deslizamientos de ladera (Savage and Hutter 1991) y de Zienkiewicz-Shiomi en cuanto a la representación de un medio poroso saturado se refiere (Zienkiewicz and Shiomi 1984). El modelo propuesto está formulado en términos de velocidades de cada una de las fases para poder representar adecuadamente el acoplamiento existente entre el fluido intersticial y el esqueleto sólido. El modelo matemático ha sido integrado por la técnica numérica de Smooth Particle Hydrodynamic (SPH) donde se han introducido dos juegos de partículas: uno para representar el movimiento del esqueleto sólido y otro para representar el movimiento del fluido intersticial. Hasta donde llega el conocimiento del autor, esto es una de las novedades principales presentadas en esta Tesis Doctoral, ya que es la primera vez que un modelo matemático integrado en profundidad para flujos de derrubios se resuelve numéricamente con la técnica de SPH usando dos juegos de partículas. El modelo matemático-numérico desarrollado en esta Tesis Doctoral se ha utilizado para reproducir ejemplos sencillos donde aparecían ondas de choque y rarefacción, problemas clásicos de rotura de presa sobre un plano horizontal usando una ley reológica friccional para la fase sólida y en un caso real de flujo de derrubios que tuvo lugar en Hong Kong. Las principales conclusiones que se pueden extraer de estas simulaciones son: - En los flujos de derrubios con dos fases y una importante movilidad relativa entre ellas aparecen patrones de ondas de choque y rarefacción que tienen que ser correctamente modelizadas. De no ser así, el modelo tendría un amortiguamiento numérico o dispersión y se estaría perdiendo parte de la física del problema.

    - Los ejemplos de rotura de presa nos aportan una información muy valiosa en ensayos simples con condiciones controladas. Nos permiten ver como ambas fases se mueven una respecto a la otra.

    - Se pueden modelizar flujos de derrubios reales con el modelo propuesto, obteniendo resultados muy razonables