Aplicação de um método de volumes finitos não convencional para a simulação numérica da carga hidráulica em aquíferos confinados altamente heterogêneos

Abstract

Os aquíferos subterrâneos são estruturas geológicas complexas que envolvem a dinâmica

dos fluidos, governada por modelos matemáticos que, em geral, não possuem soluções analí- ticas. No entanto, por meio de simulações computacionais, é possível estimar e compreender

o comportamento dos fluidos nos aquíferos. Assim, a simulação numérica tornou-se uma fer- ramenta de suma importância, permitindo a obtenção de soluções aproximadas por meio de

métodos numéricos. Usualmente, a obtenção da distribuição da carga hidráulica e do fluxo de águas subterrâneas é realizada por meio de softwares comerciais, como FEFLOW, MODFLOW 6 e HydroGeoSphere. Contudo, dependendo da complexidade do aquífero, da malha utilizada e da presença de fluidos multicomponentes, esses softwares podem não ser capazes de fornecer soluções aproximadas consistentes, uma vez que empregam métodos numéricos convencionais. No presente trabalho, a equação da carga hidráulica é aproximada utilizando um método dos volumes finitos não convencional, centrado na célula, com aproximação do fluxo por múltiplos

pontos, denominado Multi-Point Flux Approximation with Stencil Diamond (MPFA-D) apli- cado em domínios bidimensionais. Nesse método, o fluxos são aproximados utilizando variá- veis centradas nas células (incógnitas) e variáveis centradas nos vértices (variáveis auxiliares).

Essas variáveis auxiliares são interpoladas por meio de uma combinação linear das variáveis

centradas nas células localizadas na vizinhança dos vértices. O método Multi-Point Flux Ap- proximation with stencil Diamond (MPFA-D), anteriormente utilizado em simulações de poços

de petróleo, foi adaptado neste trabalho para simular a carga hidráulica em poços tubulares bi- dimensionais. Esse método é especialmente eficaz para lidar com meios porosos heterogêneos e

malhas poligonais arbitrárias, inclusive aquelas com geometrias distorcidas. Os resultados obti- dos demonstram boa acurácia e robustez, evidenciando a capacidade do MPFA-D na simulação

de aquíferos subterrâneos. .