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O poeta inglês William Blake implorou aos leitores que “vessem o mundo em um grão de areia”. Dentro Física dos Fluidosda AIP Publishing, cientistas da Universidade de Campinas, no Brasil, e da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, têm feito exatamente isso – estudando a dinâmica “granular” de como as dunas de areia em forma de meia-lua são formadas.
Conhecidas como barchans, essas formações são comumente encontradas em vários tamanhos e circunstâncias, desde dunas do tamanho de um dedo no fundo do oceano até dunas do tamanho de um estádio nos desertos da Terra, até dunas que se estendem por um quilômetro na superfície de Marte.
Até agora, no entanto, tem havido uma flagrante falta de cálculos em escala de grãos do crescimento e evolução das dunas barchan.
“Na natureza, essas dunas podem levar anos para se formar na Terra, ou milhares de anos para evoluir em Marte, portanto, normalmente, nas últimas décadas, simulações numéricas foram realizadas em grandes escalas”, disse o coautor Erick Franklin. “Cálculos de rastreamento de cada grão eram quase impossíveis. Nossos resultados mostram como fazer cálculos para resolver, ao mesmo tempo, a morfologia das barchans, o movimento dos grãos e detalhes do fluxo de fluido que influenciam as forças em cada grão.”
Usando uma abordagem CFD-DEM (computational fluid dynamics/discrete element method), Franklin e seus colegas realizaram simulações aplicando as equações de movimento a cada grão em uma pilha sendo deformada por um fluxo de fluido.
“Exploramos os diferentes parâmetros envolvidos nos cálculos numéricos realizando simulações exaustivas usando pequenas dunas em ambientes aquáticos e comparando-os com experimentos. Mostramos as faixas de valores para o cálculo adequado de dunas barchan até a escala de grãos”, disse Franklin. “Este estudo ajuda a abrir caminho para uma investigação mais aprofundada da transmissão de forças dentro das dunas e do movimento dos grãos – e para ampliar o assunto para que dunas maiores possam agora ser investigadas usando alto poder computacional”.
De fato, embora os barchans marcianos e terrestres influenciados pelo vento ocorram em escalas de tempo e comprimento muito maiores em comparação com os casos aquáticos, que ocorrem em questão de minutos e centímetros, eles compartilham muitas dinâmicas semelhantes.
“Com nossos resultados, os grupos de pesquisa agora podem empregar grandes recursos computacionais para simular barchans em outros lugares que ocorrem ao longo de décadas ou milênios”, disse Franklin. “Isso é relevante para geofísicos, hidrólogos, cientistas climáticos e engenheiros, pois ajudará a prever com precisão o futuro dos campos barchan na Terra e em Marte e fornecer um relato de suas histórias”.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Americano de Física. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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