[pt] A produção de petróleo offshore tem requerido cada vez mais a utilização de equipamentos de bombeio no leito marinho para a produção de poços a longas distâncias das unidades de produção. A grande maioria destes equipamentos tem dificuldade de operar com a presença de gás, ainda mais em condições de golfadas, onde a fração de vazio na sucção pode variar significativamente. Isto limita enormemente a janela operacional dos equipamentos. Uma forma de minimizar os efeitos das golfadas e, assim, ampliar a janela de operação destes equipamentos é a instalação de misturadores de fluxo na sucção das bombas, que atuam de forma a garantir uma maior sobrevida ao equipamento. Portanto, o projeto e a previsão do comportamento deste tipo de equipamento são fundamentais para bom funcionamento dos sistemas de bombeamento submarino. O presente trabalho investiga numericamente, com o modelo de dois fluidos, a eficiência de um tipo de misturador em uniformizar as frações de vazio. Diferentes configurações geométricas são analisadas e a influência das vazões de admissão de ambas as fases é discutida. A metodologia é validada através da comparação da queda de pressão através do misturador com dados experimentais disponíveis, onde se observou boa concordância. O modelo numérico mostra ainda que uma reserva de líquido é mantida no interior do equipamento e, o gás é forçado a se dispersar na corrente de líquido para sair do misturador. O comportamento do misturador frente à presença de golfadas também é investigado. Ao final do trabalho é proposta uma nova geometria, que se mostra mais tolerante a intermitências no escoamento. / [en] The offshore oil production is increasingly using pumping equipment at the seabed for production of wells at long distances from production units. Most of these devices have difficulty to operate in the presence of gas, especially in slug flow conditions, where the pump suction s void fraction can vary significantly. This problem limits the equipment s range of operation. One way to minimize the effects of slugging and thus enlarge the operation range of these devices is to use flow mixers at the pump s suction, which helps to ensure the operation even in the presence of large gas bubbles. Therefore, the design and prediction of the behavior of this type of equipment are essential for proper operation of subsea pumping systems. At the present work, the efficiency of a type of flow mixer to provide uniform void fractions at its outlet is numerically investigated, with the two fluid model. Different geometric configurations are analyzed and the influence of intake flow of both phases is discussed. The methodology is validated through comparison of the pressure drop through the flow mixer with available experimental data, where good agreement was observed. The numerical model also shows that a buffer of liquid is maintained inside the equipment and the gas is forced to disperse in the liquid stream to exit the mixer. The mixer s behavior in the presence of slugs is also investigated. Finally, a new geometry is proposed, which seems to be more efficient to avoid flow s intermittencies.

[pt] O escoamento de emulsões é encontrado em diversos processos de recuperação e produção de petróleo. O escoamento de emulsões em meios porosos depende de diversos parâmetros como a relação do tamanho das gotas ao tamanho dos poros, a razão de viscosidades, a vazão volumétrica e o efeito destes parâmetros ainda não é bem compreendido. Uma análise detalhada na escala microscópica dos fenômenos envolvidos se faz essencial para a melhora do entendimento completo do escoamento de emulsões em um reservatório. Isto permitiria o desenvolvimento de melhores modelos de simulação para o escoamento multifísico em meios porosos. Neste trabalho, o escoamento de emulsões óleo-água através de um capilar com garganta foi estudado através de experimentos e teoria. A análise experimental consistiu da visualização sob um microscópio do escoamento e da medição da queda de pressão em função da vazão para diferentes emulsões. A análise teórica englobou o estudo do escoamento em regime permanente de uma gota de óleo imersa em água através de um capilar e o estudo do escoamento transiente da mesma gota através de um capilar com uma garganta. Os resultados mostram que os modelos de escoamento de emulsões em meios porosos não devem ser baseados em propriedades macroscópicas da emulsão quando o tamanho das gotas da fase dispersa for da mesma ordem de grandeza do tamanho dos poros. Neste caso, a queda de pressão é função da tensão interfacial, a razão de viscosidades, a vazão e a razão entre o tamanho das gotas e o diâmetro do poro. Os resultados apresentados neste trabalho podem ser usados no projeto de emulsões apropriadas para controle de mobilidade em operações de recuperação avançada através de injeção de emulsões. / [en] Flow of emulsions is found in many petroleum recovery and production processes and it is often referred to in the context of tertiary oil recovery. The characteristics of emulsion flow in porous media depend on several parameters such as medium drop size to pore size ratio, viscosity ratio, flow rate and the effect of these parameters is far from being entirely understood. A detailed analysis at a microscopic scale of the flow is essential to improve the understanding of flow of an emulsion in a reservoir. This would lead to the development of better simulation models, henceforth increasing the predictability capability of reservoir simulators for enhanced oil recovery applications. In this work, flow of oil-water emulsions through constricted capillaries, used as model for the geometry inside a porous media, is studied experimentally and theoretically. The experimental approach consisted of measuring pressure drop response as a function of flow rate for different emulsions and visualizing the flow under an optical microscope to understand the phenomena involved. The theoretical approach is divided in two parts. First, the immiscible steady flow of a infinite single drop suspended in an less viscous fluid through a capillary was analyzed by solving the Navier- Stokes equations with the appropriate boundary conditions for free-surface flow. The second part of the theoretical analysis consisted of solving the transient flow of a drop suspended in a less viscous fluid through a capillary with a constriction. It is shown the effect of capillary number and viscosity ratio over the main responses of the flow. The results show that models of emulsion flow in a porous media cannot be based on the macroscopic properties of the emulsion when the drop diameter is of the same order of magnitude as the pore throat diameter. In this case flow rate-pressure drop is a strong function of the interfacial tension, viscosity ratio, flow rate and drop to pore size ratio. The results can be used to design appropriate emulsions to control the water mobility during EOR operations by emulsion injection.

[pt] No presente trabalho foi realizado um estudo experimental sobre escoamento bifásico em regime intermitente através de tubos horizontais e de pequena inclinação, com o objetivo de determinação dos campos de velocidade instantâneos nas regiões a montante do nariz, a jusante da cauda das bolhas de gás, assim como na região do filme de líquido sob as bolhas. Foi implementada uma combinação de três técnicas ópticas não invasivas. Velocimetria por Imagem de Partículas bi-dimensional (Particle Image Velocimetry – PIV) foi utilizada para determinar os campos de velocidade instantâneos nas regiões de interesse, enquanto luz de fundo pulsada e sincronizada proveniente de uma matriz de LED’s vermelhos iluminava os contornos das bolhas aumentando o contraste das interfaces líquido-gás (Pulsed Shadow Technique – PST). Uma técnica baseada na fluorescência induzida por laser foi utilizada (Laser Induced Fluorescence - LIF) para separar a luz verde intensa proveniente do laser associado à técnica PIV. Os testes foram conduzidos em seção transparente tendo água e ar como fluidos de trabalho. Os resultados obtidos revelaram informações detalhadas sobre o escoamento de líquido no escoamento intermitente. Foram produzidos também resultados estatísticos de algumas variáveis globais do escoamento como, a velocidade e os comprimentos das bolhas e pistões de líquido, além da frequência de passagem desta estruturas do escoamento. / [en] instantaneous liquid velocity fields at the film, nose and tail regions of slugs in horizontal and inclined two phase flow. To this end, a combination of three nonintrusive optical techniques was employed. Two-dimensional particle image velocimetry (PIV) was used to measure the instantaneous liquid velocity field at a meridional plane of the horizontal pipe test section, while a synchronized pulsed back lighting, provided by a matrix of red LED s, illuminated the bubble contours thereby enhancing contrast of the interfaces (Pulsed Shadow Technique - PST). A laser-induced fluorescence technique (LIF) was employed to separate the strong reflections coming from the gas-liquid interfaces produced by the green PIV laser, The tests were conducted on a specially built transparent pipe test section, using air and water as the working fluids. The velocity fields were obtained for flow regimes where the slugs were lightly aerated. The velocity field results in the nose, tail and film regions revealed valuable detailed information that helped to better understand the physics of the flow, besides contributing to the formation of a data bank for supporting the development of two-phase, horizontal slug flow simulations. The work conducted also provided statistical information on the main global variables that characterize the flow, such as, speed and length of gas bubbles and liquid slugs, and the frequency of passage of these structures.

[pt] A utilização de escoamentos bifásicos borbulhantes com dois componentes é muito utilizada em equipamentos industriais, particularmente quando existe um grande interesse em promover uma mistura eficiente entre os componentes. um dos equipamentos capazes de promover estas condições é o bocal convergente-divergente. O objetivo deste trabalho é simular o escoamento de misturas bifásicas borbulhantes neste tipo de bocal. Dados experimentais com uma mistura de ar e água foram levantados a partir da construção de um bocal em resina, avaliando-se as pressões nas seções convergente, garganta e divergente. A análise destes dados e a comparação com teorias existentes (N. T. Thang e D. Chisholm) permitiu a definição de um modelo, similar ao método do coeficiente C desenvolvido por Chisholm, adotando-se coeficientes experimentais distintos para as seções convergente, garganta e divergente. Foram determinadas as incertezas experimentais e do modelo, o que permitiu a comparação entre as teorias. Para a primeira (N. T. Thang) foi determinada experimentalmente a relação entre as velocidades do gás e do líquido como função da relação entre a vazão mássica do gás e a vazão volumétrica do líquido. De um modo geral, as teorias prospostas por N. T. Thang e D. Chisholm só se aproximaram dos dados experimentais na seção convergente. Na seção divergente e na garganta, sugere-se a utilização do modelo proposto com coeficiente C experimental. / [en] Two phase bubblyflow of two components has widespread applications in industries when efficient mixture in equipaments is required. High rates of mixing are frequently obtained in a converging-diverging nozzle flow. In this investigation a resin made converging-diverging nozzle was designed and built, with pressure taps drilled along its axis, so that the water-air mixture properties could be investigated under the bubbly flow regime. The experimental data was compared to the predicted values by two existing theories(N. T. Thang and D. Chisholm), using the estimated uncertainty of results, showing that in the converging section of the nozzle, the predicted pressure profile matches with the experimentally one. In order to usa Thang s theory, the gas-liquid velocity ratio was experimentally determined as a function of their mass flow rate ratio. A prediction scheme for the throat and the divergent section of the nozzle, using a modification of Chisholm s C coeficient method, was developed using the experimental data of this investigation. It is proposed in this work a prediction scheme for the whole nozzle flow, under the bubbly flow regime.

[pt] A injeção de emulsão em meio poroso como método de recuperação avançada pode se tornar realidade na operação de campos de petróleo devido à maior rigidez no descarte de água produzida e aos potenciais ganhos na produção de óleo. Para entender o comportamento macroscópico desta técnica de EOR, é necessário compreender o fenômeno microscópico. Com este objetivo, fez-se a modelagem numérica do escoamento de uma gota imersa em fase contínua escoando em capilar restrito utilizando o método de Lattice-Boltzmann. Este método foi escolhido devido à sua facilidade de ser aplicado em geometrias complexas de rocha e fluido e ao bom compromisso na representação dos fenômenos de microescala. Para entender a influência de cada parâmetro, foram realizadas diversas simulações em domínio tridimensional, alterando a velocidade do fluxo, a razão de viscosidades dos fluidos, a relação entre os diâmetros da gota e do tubo e a magnitude da tensão interfacial. Observou-se que a passagem da gota pela restrição causa uma redução na mobilidade do escoamento, representada por um aumento na perda de carga, pela conjunção dos efeitos viscosos e capilares. Obteve-se correlação negativa do fator redutor de mobilidade 𝑓 com a razão de viscosidade e com o tamanho da gota, assim como fora determinado numericamente por Roca-Reyes (2011) com o método level-set. Foi notada uma pequena sensibilidade de 𝑓 ao número de capilaridade, assim como estabelecido experimentalmente por Robles-Castillo (2011). Verificou-se a importância de se determinar o conjunto adequado de parâmetros do sistema para ter sucesso na implantação de injeção de emulsões. / [en] Emulsion injection in porous medium as an Enhanced Oil Recovery method can turn out to be reality in the operation of onshore and offshore fields, due to increasing rigidity in the disposal of produced water and also due to the potential additional oil production. In order to understand macroscopic behavior of this EOR method, it is necessary to understand the microscopic phenomenon. With this objective, it was performed the numerical modeling of the flow of a droplet immerse in continuous phase through a constricted capillary using the Lattice-Boltzmann method. This method was chosen due to its simplicity on being applied to complex rock geometries and multiphasic flow and due to its good commitment in representing microscopic phenomena. Focusing on understanding the influence of each parameter on flow behavior, several simulation studies were performed altering flow velocity, viscosity ratio, ratio between droplet s and pipe s diameter and interfacial tension. A reduction in mobility is observed as the droplet passes through the restriction caused by the conjunction of viscous and capillary effects. A negative correlation of mobility reduction factor 𝑓 in relation to the viscosity ratio and to droplet size was noticed, as it had been observed before by Roca-Reyes (2011) in a numerical implementation of level-set method. Weak correlation between 𝑓 and capillary number was determined, as in previous experimental essay performed by Robles-Castillo (2011). In this study, it was verified the importance of determining the appropriate set of system parameters, in order to achieve success in the implementation of emulsion injection.

[pt] O estudo do escoamento intermitente de gás e líquido é de enorme relevância. Devido a sua vasta ocorrência em diversos problemas industriais, como na indústria do petróleo, em escoamentos de água e vapor em trocadores de calor e em sistemas de refrigeração de usinas nucleares, diversos estudos experimentais e numéricos buscam obter um conhecimento mais profundo deste complexo fenômeno. Devido a esta complexidade, se fazem necessários experimentos detalhados de maneira a dar suporte aos modelos matemáticos desenvolvidos. O presente trabalho descreve um estudo experimental de um escoamento turbulento gás-líquido no regime intermitente para tubo horizontal. As técnicas de velocimetria por imagem de partícula estereoscópica de alta frequência (SPIV ) e fluorescência induzida por laser (LIF) foram usadas para medir todos os três componentes do vetor de velocidade em diferentes seções do tubo, referenciadas pelo nariz da bolha de gás. A seção de testes consistiu de uma tubulação de acrílico com diâmetro interno de 40mm e 17,7m de comprimento. Os fluidos de trabalho utilizados foram água e ar, com velocidades superficiais de jL igual 0,3 0,4 e 0,5m/s e jG igual 0,5m/s que formaram o padrão de escoamento intermitente. Um sistema de sensores fotossensíveis foi utilizado para medir a velocidade de translação da bolha de gás, além de acionar o sistema SPIV. Desta forma, foi possível determinar os campos médios das três componentes de velocidade da fase líquida do escoamento turbulento gás-líquido em regiões de interesse na vizinhança da bolha alongada. Os dados obtidos revelaram a influência das bolhas de gás de maior velocidade, na dinâmica do campo de velocidade do líquido. Tais dados contém informações valiosas que contribuem não apenas para uma melhor compreensão da física que rege o escoamento, mas também como forma de validação e aprimoramento de modelos numéricos. / [en] The analysis of gas-liquid intermittent flow in horizontal pipes is of great relevance importance due its applications in many industrial problems, such as in the petroleum industry, boiler and heat exchanger tubes and cooling systems of nuclear power plants. A considerable number of experimental and analytical studies have been carried out on the pursuit of a deeper knowledge of this complex phenomenon. The present work describes an experimental study of a horizontal, gas-liquid pipe flow in the intermittent regime. Experimental techniques such as high frequency stereoscopic particle image velocimetry (SPIV ) and laser induced fluorescence (LIF), were applied in order to obtain all three components of the velocity vector at different pipe sections, referred to the gas bubble nose tip. A 40mm inner diameter, 17.7m long acrylic pipe was used as test section (L/D approximately 450). The working fluids, water and air formed the intermittent flow pattern, with superficial velocities of jL equal 0.3, 0.4 and 0.5 m/s and jG equal 0.5 m/s. A set of three photogate sensors, equally-spaced along the pipe, were used to measure the bubble translational velocities, and to trigger the SPIV system, allowing for the determination of ensemble-averaged, threecomponent velocity fields of the turbulent liquid flow in cross-stream planes around the gas bubble. The original data obtained revealed the influence of the faster-moving gas bubbles on the dynamics of the liquid velocity field, providing valuable information that contribute to a better understanding of the physics governing the flow, also serving for the validation of numerical simulations.

[pt] Ao longo deste trabalho, diversas características importantes para a dinâmica do escoamento intermitente foram analisadas experimentalmente. Todos os testes foram realizados numa tubulação com 0,0508 m de diâmetro interno, em configuração horizontal, utilizando água e ar e abrangendo uma região onde o escoamento passa por uma complexa transição do regime de bolha alongada, caracterizado por longas bolhas de gás localizadas próximo ao topo da tubulação, para o regime golfada, caracterizado por uma intensa quantidade de bolhas dispersas de gás e bolhas alongadas com formatos distorcidos e frentes mais distantes do topo da tubulação. Nesta região verifica-se uma notável carência de técnicas experimentais capazes de extrair informações quantitativas dos fenômenos característicos desses regimes. Através de um sistema de interruptores de feixe de infravermelho, o comportamento estatístico dos comprimentos dos pistões de líquido, das frequências de passagem dos pistões e do comprimento da bolha alongada puderam ser investigados. Uma extensa comparação dos dados com trabalhos disponíveis na literatura foi realizada, validando os resultados experimentais obtidos. Em conjunto, foi utilizada a técnica óptica, não intrusiva, conhecida como técnica de sombra (shadow technique), combinada com uma câmera digital de alta taxa de aquisição de imagens. Um procedimento inovador de processamento das imagens foi desenvolvido, permitindo a extração de informações quantitativas de regimes complexos com intensa quantidade de bolhas dispersas. Resultados importantes como o abaixamento do nariz da bolha como uma função da competição entre as forças de gravidade e de inércia puderam ser verificados e confirmados quantitativamente pela primeira vez. / [en] The present work experimentally studied several relevant dynamic characteristics of gas-liquid intermittent flow through a horizontal pipe. All tests were performed in a test section formed by 50.8 mm internal diameter pipe using air and water as working fluids. The tests covered a region where the flow undergoes a complex transition from elongated bubble flow regime, characterized by long gas bubbles located near the top of the pipe, to the slug flow regime, characterized by a large amount of dispersed gas bubbles in the liquid slug and elongated bubbles with distorted shapes and fronts displaced from the top of the pipe. In this region there is a notable lack of experimental techniques capable of extracting quantitative information of the characteristic dynamic phenomena involved. A set of infrared optical switches was employed to obtain statistical information on liquid piston lengths and frequency, as well as the elongated bubble lengths. An extensive comparison of the data obtained with works available in the literature was performed, validating the experimental results and the technique employed. Also, a high frame rate camera with back illumination was employed to capture images of the nose and tail of gas bubbles. An innovative procedure for image processing was developed, allowing for the extraction of original quantitative information on the complex shapes of the bubble and its relationship with flow variables. Relevant information such as the lowering of the bubble nose as a result of competing gravitational and inertial forces could be verified and confirmed quantitatively seemingly for the first time.

[pt] Neste trabalho é apresentada a implementação e aplicação de uma técnica experimental ótica, já descrita na literatura, para a medição instantânea do campo de velocidades gerado em escoamento bifásico líquido- gás. O trabalho concentrou-se no regime de escoamento em golfadas. Água e ar foram utilizados como fluidos de trabalho nos testes. A técnica implementada combina Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV - Particle Image Velocimetry), com Fluorescência Induzida por Laser (LIF - Laser Induced Fluorescence) e Iluminação Pulsada de Fundo (PST - Pulsed Shadow Technique), o que permite determinar simultaneamente o campo instantâneo de velocidade na água gerado pela passagem da bolha de ar, assim como a forma e velocidade da bolha. Processamento digital de imagens foi utilizado para extrair as informações sobre o campo de velocidade do líquido e as características da bolha. A técnica implementada foi aplicada no escoamento gerado pela passagem de uma bolha de gás em uma coluna de líquido estagnado. A técnica PIV foi utilizada para determinar o campo de velocidades na fase líquida iluminando-se o escoamento com um plano de luz laser pulsada. O uso de partículas fluorescentes em conjunto com filtros óticos posicionados em frente a uma câmera digital permitiram suprimir a reflexão intensa proveniente das interfaces líquido-gás e das paredes do tubo. Entretanto, esta técnica não é capaz de determinar a exata posição da interface líquido-gás. O uso da iluminação pulsada de fundo proveniente de um painel de LED`s permite a visualização da interface gáslíquido com boa definição. Uma única câmera digital posicionada ortogonalmente ao plano de luz laser e em oposição ao painel de LED`s foi usada para o registro das imagens. Os resultados obtidos revelaram com excelente resolução os detalhes do escoamento na esteira, filme na parede e nariz de uma bolha ascendente, comprovando a eficácia da técnica implementada. / [en] This work presents the implementation of a non-intrusive optical technique for measuring the hydrodynamic characteristics of liquid- gas, two-phase flows. The work was limited to the study of air-water slug flows. The technique implemented, already described in the literature, combines Particle Image Velocimetry - PIV, Laser Induced Fluorescence - LIF, and pulsed background illumination, known as Pulsed Shadow Technique - PST. The combination of these techniques allows the simultaneous measurement of the instantaneous flow field generated in the liquid by the passage of the air bubble, together with the shape and velocity of the bubble. The technique was employed in the study of an air bubble rising in a stagnant liquid layer. The PIV technique was employed in the determination of the instantaneous flow field in the liquid using fluorescent particles illuminated by a pulsed laser sheet. An optical high-pass filter was used to block the light scattered by the air-water interfaces and by the pipe walls, allowing the digital camera employed to only capture the particle positions. A LED panel furnished back illumination at a wave length that passed through the high-pass filter and allowed an accurate determination of the bubble shape. A digital image processing procedure was employed to determine the bubble shape, velocity and liquid flow field. The results obtained revealed, with excellent resolution, the details of the liquid flow at the wake, wall film and nose of the rising bubble, thereby attesting to the quality of the technique implemented.

[pt] Entradas de ar submersas são utilizadas em diversos sistemas de uma aeronave, tais como motor, ar-condicionado, ventilação e turbinas auxiliares. Neste trabalho visa-se estudar, através de simulações numéricas, a influência do uso de um gerador de vórtices sobre a espessura da camada limite a montante de uma entrada de ar submersa, com o intuito de reduzi-la e, assim, aumentar o desempenho deste tipo de entrada. O escoamento em uma entrada NACA convencional é analisado numericamente e seus resultados são tomados como referência para comparações subseqüentes. Em seguida, o gerador de vórtices é projetado e acoplado à entrada NACA convencional. Uma análise paramétrica numérica da influência da posição horizontal, do ângulo de ataque e da área do gerador de vórtices sobre a estrutura do escoamento e sobre os parâmetros de desempenho da entrada de ar é apresentada. Finalmente, um mastro de suporte do gerador de vórtices é projetado e são realizadas simulações do conjunto entrada NACA com gerador de vórtices e mastro para três ângulos de derrapagem do mastro. Os resultados mostram que a presença do gerador de vórtices livre leva a reduções consideráveis da espessura da camada limite e, consequentemente, a ganhos significativos nos parâmetros de desempenho da entrada de ar. Para o caso da entrada NACA com gerador de vórtices livre, os ganhos obtidos em relação à entrada NACA convencional, em termos de eficiência e de vazão mássica, são de até 58% e 21%, respectivamente. No caso da entrada NACA com gerador de vórtices e mastro, o melhor resultado exibe ganhos da ordem de 53%, em termos de eficiência, e de 19%, em termos da vazão mássica que ingressa na entrada de ar. A contribuição do arrasto provocado pela presença do gerador de vórtices com mastro no arrasto total do conjunto entrada NACA com gerador de vórtices e mastro é pequena, menor que 10%. / [en] Submerged air inlets are used for several systems of an aircraft, such as engine, air conditioning, ventilation, and auxiliary turbines. This work intends, through numerical simulations, to study the influence of the use of a vortex generator upon the boundary layer that develops upstream of a submerged air intake, with the aim of decreasing its thickness and, thus, to increase the inlet performance. The flow in a conventional NACA inlet is analyzed numerically and its results are considered as a reference for subsequent comparisons. Then, the vortex generator is designed and assembled to the conventional NACA inlet. A parametric analysis of the influence of the horizontal position, the angle of attack, and the area of the vortex generator on the flow field structure and on the performance parameters of the air inlet is presented. Finally, a support mast of the vortex generator is designed, and simulations are performed for the ensemble NACA inlet with vortex generator and mast for three sideslip angles of the support. The results show that the presence of the vortex generator is responsible for considerable reductions of the boundary layer thickness and, consequently, significant improvements of the performance parameters of the NACA inlet. The improvements, relative to the conventional NACA intake, in terms of ram recovery ratio and mass flow rate, may reach of 58% and 21%, respectively, for the case of the NACA inlet with the freely standing vortex generator. For the case of the NACA inlet with the vortex generator and support, improvements of up to 53%, in terms of ram recovery ratio, and 19%, in terms of mass flow rate ingested by the intake, were obtained. The contribution of the drag induced by the presence of the vortex generator with support on the total drag of the ensemble is smaller than 10%.

[pt] Emulsões podem ser utilizadas como agentes de controle de mobilidade em diferentes processos de recuperação melhorada de petróleo e armazenamento de carbono em reservatórios porosos. A aplicação desta técnica, com a escolha correta das características das emulsões injetadas e a determinação das condições de operação ótimas, requer um entendimento adequado do escoamento de emulsões em meios porosos. As características macroscópicas do fluxo de emulsões através de meios porosos estão diretamente ligadas ao escoamento bifásico na escala de poros. Modelos de rede de capilares permitem a implementação dos mecanismos de fluxo das gotas nas gargantas de poros e fornecem parâmetros macroscópicos do escoamento. Neste trabalho, o escoamento de emulsões em meios porosos é analisado através de um modelo dinâmico de rede de capilares tridimensional e não-estruturada. A distribuição de pressão nos poros, e consequentemente o fluxo em cada capilar da rede, é determinada pelo balanço de massa em cada poro. O efeito das gotas da fase dispersa no comportamento do escoamento em cada elemento da rede é descrito por um fator de bloqueio de fluxo baseado em resultados experimentais de escoamento de emulsões através de micro capilares com gargantas. O fator de bloqueio descreve a mudança da condutividade de cada elemento e é uma função da geometria da garganta, do tamanho e concentração volumétrica da fase dispersa e do número de capilaridade local. A distribuição de concentração da fase dispersa ao longo da rede é descrita através de uma equação de transporte de massa, permitindo assim o estudo do processo de filtragem de gotas nos poros e o estudo da injeção alternada de água e emulsão. A integração no tempo do modelo dinâmico é feita por um método semi-implícito e o sistema de equações não linear obtido a cada passo de tempo é resolvido através de um método iterativo. Os resultados apresentam a evolução da redução da permeabilidade e concentração de gotas na saída do meio poroso em função do tamanho das gotas, da vazão de injeção, da concentração da emulsão injetada e do volume injetado de emulsão. A análise da injeção alternada de água-emulsão mostra claramente o bloqueio de poros por gotas da emulsão e a alteração no padrão de escoamento após reiniciada a injeção de água. / [en] Emulsions can be used as mobility control agents in different enhanced oil recovery and carbon storage methods in oil reservoirs. The application of this technique, with the correct choice of the injected emulsion characteristics and the determination of optimal operating conditions, requires an adequate understanding of the emulsion flow in porous media. The macroscopic characteristics of the emulsion flow through porous media are directly linked to the two-phase flow at the pore scale. Capillary network models allow the implementation of the drop flow mechanisms in the pore throats and the determination of macroscopic flow parameters. In this work, emulsion flow in porous media is analyzed through an unstructured 3D dynamic network model. The pressure distribution, and consequently the flow rate in each capillary of the network, isdetermined by mass balance equation in each pore. The effects of the drops of dispersed phase in the flow behavior within each element of the network is described by a flow blocking factor based on experimental results on emulsion flow through single microcapillary tubes with throats. The blocking factor describes the changes in the conductivity of each element and it is a function of the throat geometry, the size and volumetric concentration of the dispersed phase and the local capillary number. The concentration distribution of the dispersed phase along the network is described by a mass transport equation, allowing the study of the filtration process of the drops in the pores and the analysis of the alternate injection of water and emulsion.Time integration in the dynamic model is performed by a semi-implicit method and the non-linear system of equations obtained in each time step is solved by an iterative method. The results illustrate the evolution of the permeability reduction and the effluent concentration of drops as a function of the drops size, injection flow rate, concentration of the injected emulsion and injected volume of emulsion. The analysis of the emulsion/water alternate injection clearly shows the pore blockage by the emulsion drops and the change in the flow pattern after the reinjection of water.