Estudo de um algorítmo paralelo em frentes de propagação líquidas para solos do Ceará usando o método de diferenças finitas / Study of a parallel algorithm in liquid front propagation for Cearás soils using the finite difference method

ABSTRACT

Este trabalho apresenta um modelo numérico para simular a propagação de uma frente de onda líquida em solos insaturados. As equações de governo do fluxo de água foram discretizadas usando o método das diferenças finitas centradas para as coordenadas de espaço e diferenças atrasadas para a coordenada de tempo. O esquema gerado é completamente implícito, mas as influências das não linearidades foram referidas na determinação das propriedades características do solo como função do recalque hidráulico. As propriedades do solo, teor de água e condutividade hidráulica insaturada foram representadas por curvas de regressão para dois tipos de solos (Aluvial Eutrófico e Podzólico Vermelho Amarelo) normalmente encontrados na região nordeste do Brasil. Os resultados mostrarm que a frente de onda do solo Aluvial Eutrófico difunde-se mais rápido do que o solo Podzólico Vermelho Amarelo. O uso do algoritmo paralelo mostrou-se com grandes problemas na simulação 2-D, onde a velocidade de processamento pode alcançar valores entre 2-3 vezes maiores do que problemas simples (1-D).

RESUMO

This work presents a numerical model to simulate the propagation of a liquid front in unsaturated soils. The governing flow equations were discretized using centered finite differences for the space coordinate and backward differences for the time coordinate. The generated scheme is fully implicit, but lagging the non-linearities as referred to the determination of the soil characteristic properties as function of the hydraulic head. The soil properties, moisture content and the unsaturated hydraulic conductivity, were curve fitted for two types of soil (Alluvial Eutrophic and Red-Yellow Podsol) found in the Northeast region of Brazil. The results show that the Alluvial Eutrophic liquid front diffuses faster than the Red- Yellow Podsol front. The use of a parallel algorithm showed that it can be indicated for bigger problems (2-D), where the processing speed gain can reach values between 2-3 times, against simple problems (1-D).