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[en] MODELLING OF FLOW IN POROUS MEDIA / [pt] MODELAGEM PARA ESCOAMENTOS EM MEIOS POROSOSROGERIO MARTINS SALDANHA DA GAMA 04 April 2018 (has links)
[pt] O presente trabalho tem como objetivo a modelagem de escoamentos através de meios porosos, sob o ponto de vista da Teoria Contínua de misturas. O fluido e o sólido, que compõe o meio poroso, são tratados como constituintes contínuos de uma mistura binária, onde não ocorrem reações químicas. Em todas as situações aqui tratadas o fluido é suposto Newtoniano e incompressível, enquanto o meio poroso é rígido, homogêneo e isotrópico. O trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Na primeira são modelados escoamentos através de regiões contendo meios porosos saturados e regiões onde só existe o fluido. São discutidas condições de compatibilidade sobre as interfaces, que separam as regiões, e é estabelecido um modelo para escoamentos, nos quais não exista fluxo de massa através das interfaces. A segunda parte trata de escoamentos em meios porosos insaturados, onde é preciso se considerar o efeito de forças capilares. Nesta parte é estabelecido um modelo e são simuladas situações unidimensionais. São estudados vários casos entre eles o enchimento de uma placa porosa, com e sem efeitos de atrito e de forças gravitacionais. A obtenção de resultados, nestes casos, exige a solução numérica de um sistema hiperbólico não-linear de equações diferenciais. / [en] This work aims to a modelling of flow through a porous media based upon the Continuum Theory of Mixtures. The fluid and the solid, which composes the porous media, are assumed as continuous constituent of a binary mixture where chemical reactions do not occur. In all situations here considered, the fluid is assuned Newtonian and incompressíble, while the porous media is rigid, homogeneus and isotropic. This work can be divided in two main parts. In the first one, flows are modelled through regions containing saturated porous media and regions where there is nothing but the fluid. Conditions of compatibility in the interfaces that divide the regions are discussed and a flow modelling is stablished where there are no crosaflow through the interfaces. The second part is concerned with flows in unsaturated porous media, where the effect of capillery pressure is considered. In this Part a model is stablished and unidimensíonal situations are simulated. Several cases are studied and the filling-up of a porous plate is among them,
with and without frictíon effect and gravitational forces. The
obtainment of results, in such cases, requires the numeric
solution of a non-linear hyperbolíc system of differential
equations.
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[en] FRICTION COEFFICIENTS OF SUBCHANNELS AND FLOW DISTRIBUTION IN HEXAGONAL ARRANGEMENTS OF BARS WITH HELICOIDAL SPACERS / [pt] COEFICIENTES DE ATRITO DE SUBCANAIS E DISTRIBUIÇÃO DO ESCOAMENTO EM ARRANJOS HEXAGONAIS DE BARRAS COM ESPAÇADORES HELICOIDAISMAURO BLOCH 10 October 2011 (has links)
[pt] O núcleo de um reator rápido, tipo LMFBR, é composto de feixes hexagonais de barras de arranjo triangular com espaçadores helicoidais. Neste trabalho, foi feita uma análise hidráulica dos subcanais lateral e de canto, que juntamente com o interno, compõem o feixe. Foram realizadas medidas de queda de pressão, vazão e temperatura para o escoamento de água, nos dois tipos de subcanais, isolados geometricamente. Desta forma, obteve-se, a variação do fator de atrito, como função do número de Reynolds, bem como a razão entre os fatores de distribuição do escoamento, para os subcanais, lateral e de canto.
Os parâmetros geométricos utilizados foram: diâmetro de barra 10,4 mm e 8,01 mm, passo axial 160 mm e 80 mm, faixa de número de Reynolds de 100 a 30.000. / [en] The core of LMFBR type fast reactors, is composed by hexagonal pin bundles arranged in triangular arrays with helicoidal spacers. In this work, a hidraulic analysis has been carried on for the edge an the corner subchannel flows. Pressure drop, flow and temperature measurement purpose. Thus, the friction and the flow split factors, as function of reynolds number, have been computed for the above flows.
The following geometrical parametres were considered: 10,04 mm and 8,01 mm bar diameters, 160 mm and 80 mm axial lead lengths and Reynolds number range from 100 to 30.000.
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[en] FLOW OF PSEUDOPLASTIC FLUID IN ANNULAR WITH VARIABLE ECCENTRICITY / [pt] ESCOAMENTO DE UM LÍQUIDO PSEUDOPLÁSTICO EM ESPAÇO ANULAR COM EXCENTRICIDADE VARIÁVELVICTOR MANUEL CARDENAS TARAZONA 28 July 2006 (has links)
[pt] O estudo de escoamentos em espaço anular é de fundamental
importância
para o entendimento e otimização do processo de perfuração
de poços. A lama de
perfuração deve possuir propriedades reológicas e
termofísicas tais que garantam
um bom desempenho no carreamento de cascalho, na
lubrificação e refrigeração
das brocas, na limpeza do poço, manutenção da pressão da
coluna de líquido para
equilibrar a pressão das formações atravessadas e
estabilizar as paredes do poço.
Uma análise completa desta situação é extremamente
complexa; o cilindro interno
(coluna) pode estar girando, a geometria da parede do poço
não é um cilindro
perfeito, o espaço anular é excêntrico e a excentricidade
varia ao longo do poço.
Além disto, lamas de perfuração possuem um comportamento
pseudoplástico, isto
é a viscosidade é função decrescente da taxa de
deformação. Os modelos que
levam em conta todos esses fatores são extremamente
complexos e caros
computacionalmente. Os modelos disponíveis na literatura
utilizam hipóteses
simplificadoras para tornar a análise menos complexa.
Muitos trabalhos
consideram a rotação do cilindro interno e o comportamento
não Newtoniano,
mas desprezam a variação da excentricidade ao longo do
poço. Mesmo com esta
simplificação, os modelos apresentados, que consistem na
solução da equação bidimensional
para determinar o campo de velocidade axial e tangencial do
escoamento desenvolvido em um espaço anular, possuem alto
custo
computacional. O modelo apresentado neste trabalho leva em
conta a variação da
excentricidade ao longo do poço, bem como o comportamento
pseudoplástico da
lama e a rotação do cilindro interno. As equações que
governam o problema
foram simplificadas utilizando a teoria de lubrificação.
As equações diferenciais parciais que descrevem o perfil
de velocidade e a pressão ao longo do poço foram
resolvidas pelo método de diferenças finitas (diferenças
centrais) e linearizadas
pelo método de Newton. O modelo de lubrificação foi
validado através da
comparação dos resultados obtidos com trabalhos na
literatura para escoamentos
com excentricidade constante. Os resultados mostram o
efeito da variação da
excentricidade ao longo do poço, da rotação na coluna, das
propriedades não
Newtonianas no padrão do escoamento e no fator de atrito. / [en] Helical flow in annular space occurs in drilling operation
of oil and gas
wells. The correct prediction of the flow of the drilling
mud in the annular space
between the wellbore wall the the drill pipe is essential
to determine the variation
in the mud pressure within the wellbore, the frictional
pressure drop and the
efficiency of the transport of the rock drill cuttings. A
complete analysis of this
situation is extremely complex; the inner cylinder is
usualy rotating, the wellbore
wall will depart significantly from cylindrical, during
driling operation the drill
pipe is eccentric, and the eccentricity varies with
position along the well.
Moreover, drilling muds present pseudoplastic behavior,
the viscosity is a strong
function of the deformation rate. A complete analysis of
this situation would
require the solution of the three-dimensional momentum
equation and would be
computationally expensive and complex. Models available in
the literature to
study this situation do consider the rotation of the inner
cylinder and the non
Newtonian behavior of the liquid, but assume the position
of the inner and outer
cilinders fixed, i.e. they neglect the variation of the
eccentricity along the length
of the well, and assume the flow to be well developed.
This approximation leads
to a two-dimensional model to determine the three
components of the velocity
field in a cross-section of the annulus. The resulting
differential equations have
to be solved by some numerical method. The model presented
in this work takes
into account the variation of the eccentricity along the
well; a more appropriate
description of the geometric configuration of directional
wells. As a consequence,
the velocity field varies along the well length and the
resulting flow model is
three-dimensional. Lubrication theory is used to simplify
the governing equations into a non-linear, two-dimensional
Poisson Equation that describes the pressure
field. Lubrication model was validated by comparing the
predictions to reported
results on fully developed flow on eccentric annular
space. The results show the
effect of varying eccentricity, non Newtonian behavior and
inner cylinder rotation
on the flow field and on the friction factor.
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[en] ANALYSIS OF DROP BREAKUP PHENOMENON OF DILUTED OIL IN WATER EMULSIONS IN TURBULENT FLOW / [pt] ANÁLISE DO FENÔMENO DE QUEBRA DE GOTA DE EMULSÕES DE ÓLEO EM AGUA DILUÍDAS EM ESCOAMENTO TURBULENTOJOHANN HUMBERTO PENUELA MUNOZ 07 November 2018 (has links)
[pt] Uma câmera de alta velocidade foi utilizada para visualizar o processo de quebra de gota em um misturador rotor - estator e através de um orifício em um duto em condições de escoamento turbulento. Dois casos especiais foram considerados: quebra de emulsões diluídas e quebra de gotículas de óleo individuais. Dois óleos minerais de viscosidade moderada foram dispersos em duas fases continuas diferentes, água da torneira e uma fase contínua formada por uma mistura de água do mar padrão e o surfactante aniônico STEOL CS-330 (Stepan Company). No caso de quebra no misturador rotor - estator, dois mecanismos foram identificados. Uma fragmentação inicial é causada pela combinação do vórtice (gerado pelo movimento circular do rotor) e a região de jato emergente dos furos do estator. O segundo mecanismo é uma quebra mecânica causada pelas altas taxas de cisalhamento que as gotas sofrem na abertura entre o rotor e o estator. No caso de quebra através do orifício, foi mostrado que a ruptura das gotículas ocorre somente a jusante da restrição, após percorrida certa distancia a partir da borda do orifício. Nesse comprimento de quebra, o gradiente radial de velocidade axial no escoamento é suficientemente grande para superar as tensões resistivas (exercidas pelas gotículas) e produzir a ruptura da gota. Esses resultados estão em concordância com as observações previas feitas por Galinat et al. (2005) para o caso de quebra de gota através de uma placa de orificio. No entanto, a partir das observações feitas neste trabalho, foi possível concluir que o comprimento do orifício não influencia os mecanismos de quebra. Também, a visualização permitiu analisar a influencia relativa da tensão interfacial e da viscosidade da fase dispersa para os dois casos considerados. Dados experimentais do tamanho de gota máximo estável foram obtidos para o caso de quebra de gota de emulsões de óleo em água diluídas nos dois casos estudados. A análise dos dados revelou que os tamanhos de gota máximos estáveis encontravam-se dentro da sub-faixa inercial, caracterizada exclusivamente pela taxa de dissipação de energia por unidade de massa, Épsilon. Um modelo mecanístico linear para a sub-faixa inercial, baseado na teoria de turbulência isotrópica de Kolmogorov, foi desenvolvido para ajudar na interpretação dos dados e suprir uma base para correlação. O modelo foi ajustado aos dados experimentais utilizando uma ferramenta de otimização não linear baseada no código GRG2 (Generalized Reduced Gradient), e sua precisão calculada a partir da raiz quadrada media das diferenças entre os dados experimentais e os previstos. Boas previsões foram obtidas para o rompimento no misturador, no entanto, este não foi o caso da quebra através do orifício. A baixa precisão relativa do modelo utilizado para correlacionar a quebra através do orifício reside na falta de consideração da escala de tempo requerida para a ruptura. Além disso, uma regressão linear baseada em um modelo Power Law mostrou que os efeitos interfaciais dominam o processo de quebra de gota na restrição. / [en] A high-speed camera has been used to visualize the drop breakup process at turbulent conditions in a rotor - stator mixer and through an orifice in a pipe. Two special cases were considered: the breakup of diluted emulsions and the breakup of single oil droplets. Two mineral oils of moderate viscosity were dispersed in two different continuous phases, tap water and a continuous phase formed by a mixture of substitute ocean water and the anionic surfactant STEOL CS-330 (Stepan Company). For the case of breakup in the rotor - stator mixer, two mechanisms were identified. An initial fragmentation is caused by the combination of the vortex (generated by the circular motion of the rotor) and the jet zone emerging from the stator holes. The second mechanism is a mechanical breakup caused by the high shear stresses that droplets suffer in the rotor - stator gap. In the case of breakup through an orifice in a pipe, it was shown that breakage only occurs downstream of the restriction and takes place at a certain distance from the edge of the orifice. At this breakup length, the radial velocity gradient in the flow is large enough to overcome the resistance stresses (exerted by the droplet) and produce the rupture of the droplet. These results were in agreement with previous observations made Galinat et al. (2005) for the case of drop breakup through an orifice plate. However, from the observations made in this work, it was possible to conclude that the orifice length does not influence the breakup mechanisms. In addition, visualization has allowed to analyze the relative influence of interfacial tension and dispersed phase viscosity for both cases. Experimental values for the maximum stable drop diameter were obtained for the breakup of diluted oil-in-water emulsions in both studied cases. Analysis of the data revealed that maximum stable drop sizes were in the inertial sub range, characterized exclusively by the energy dissipation rate per unit mass, Epsilon. A linear mechanistic model for the inertial sub-range, based in Kolmogorov s theory of isotropic turbulence, was developed to aid in data interpretation and to provide a basis for correlation. The model was adjusted to experimental data using a nonlinear optimization tool based in the generalized reduced gradient code (GRG2), and its precision was calculated from the root mean squared difference between experimental and predicted data. Good predictions were obtained for the breakup in the mixer; however, this was not the case for the breakup through the orifice. The relative low precision of the model used to correlate the breakup through the restriction lied in the lack of consideration of the time scale required for the breakup. In addition, a linear curve fitting based in a power law model, showed that interfacial effects drive the breakup process in the restriction.
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[en] DYNAMICS OF RELATIVE MOTION BETWEEN SOLID PARTICLES AND NON-NEWTONIAN FLUIDS / [pt] DINÂMICA DO MOVIMENTO RELATIVO ENTRE PARTÍCULAS SÓLIDAS E FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOSGERALDO AFONSO SPINELLI MARTINS RIBEIRO 07 February 2012 (has links)
[pt] Este trabalho descreve experimentos relacionamentos com o movimento relativo entre partículas sólidas e fluido não-newtoniano, confinados no interior de um duto circular. Medições da pressão dinâmica adicional, devida unicamente à presença da partícula (fonte de perturbação no escoamento) e do arrasto viscoso foram conduzidas de forma a se verificar a validade da Teoria de Brenner (1962). Esta teoria, já confirmada para fluidos newtonianos, permite que parâmetros característicos do escoamento perturbado sejam determinados, convenientemente, através de parâmetros do escoamento não-perturbado (ausência de partícula).
Para o caso de fluido não-newtoniano, denominados puramente viscosos, do tipo Power-law, a teoria se mostrou perfeitamente aplicável. O valor da razão Delta P mais A/D descrito por Brenner foi confirmado com uma precisão de 3 por cento, num total de 70 experimentos realizados.
Para fluidos não-newtonianos, viscoelásticos, com função viscosidade tipo Power-law, a validade da teoria parece, entretanto, depender de um parâmetro capaz de descrever na natureza constitutiva do fluido utilizado. Experimentos realizados com três diferentes fluidos viscoelásticos (expoentes power-law n igual 0,303; 0,343; 0,483) conduziram à identificação deste parâmetro, o Segundo Número Elástico, El2.
Para valores de El2, inferiores a 14, caracterizando um escoamento predominantemente viscoso, o valor da razão Delta P mais A/D novamente é confirmado com precisão inferior a 4 por cento. Para valores de El2 superiores a 40 a razão Delta P mais A/D não mais pode ser avaliada com base em parâmetros do escoamento perturbado, analogamente ao que havia sido proposto por Brenner para o caso de fluidos newtonianos.
Neste trabalho incluem-se também registros contínuos dos experimentos enfatizando os efeitos viscoelásticos envolvidos, bem como uma análise dos efeitos de parede associados ao movimento relativo entre fluidos não-newtonianos e partículas sólidas.
Todos os experimentos foram realizados num regime de Reynolds variando de 0,1 a 90 e num regime de Weissenberg (calculando com base no modelo de Powell-Eyring) variando de 850 a 3800. / [en] This work describes experiments related to relative motion between solid particles and mon-newtonian fluid, inside a circular duct. Measurements of the aditional dynamic pressure, due to the presence of the particle (a source of disturbance in the flow) ando f the viscous drag, were conducted to verify the validity of Brenner’s Theory (1962). This theory, already confirmed for newtonian fluids, allows the determination of the characteristic parameters of the disturbed flow using parameters of non-disturbed flow (without particle).
In the case of purely viscous non-newtonian fluids, of the power-law type, the theory was confirmed. The value of the ratio Delta P plus A/D, described by Brenner, was confirmed. The value an accuracy of 3 per cent, in a total of 70 experiments.
For viscoelastic fluids, with Power-law viscosity function, it appears that the validity of the theory depends on the Second Elastic Number, El2. Experiments conducted with three different viscoelastic fluids (power-law exponents, n equal 0,303; 0,343 and 0,483) shows that for values of El2 bellow 14, which characterizes a predominantly viscous flow, the value of of the ratio Delta P plus A/D is agair confirmed, with na accuracy of 4 per cent.
For values of the El2, parameter above 40, the ratio Delta P plus A/D cannot be determined using parameters of the non-disturbed flow, as proposed by Brenner for newtonian fluids.
In this work are also included graphic registers of the experiment, showing the complex viscoelastic effects, as well as na analysis of the wall effects associated with the relative motion between non- newtonian fluid and solid particles.
All the experiments were conducted with Reynolds number between 0,1 and 90 and a Weissenberg number (based in Powell-Eyring model) between 850 and 38.00.
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[en] NUMERICAL STUDY OF THE INTERACTION BETWEEN A SUPERSONIC JET AND PLANAR SURFACE / [pt] ESTUDO NUMÉRICO DA INTERAÇÃO ENTRE UM JATO SUPERSÔNICO E UMA SUPERFÍCIE PLANAMARIA ANGELICA ACOSTA PEREZ 28 October 2008 (has links)
[pt] Neste trabalho é apresentado o estudo da interação entre um
jato supersônico e uma superfície plana, com o objetivo de
analisar o comportamento do campo de velocidade, pressão e
temperatura do escoamento. Este estudo encontra sua
motivação no processo de descamação térmica de rochas
duras, a qual pode resultar da iteração entre um jato a
alta pressão e temperatura e a rocha. Este processo, que
pode ser útil na perfuração de rochas duras e
profundas, ocorre devido ao acúmulo de tensões térmicas na
rocha, o qual pode acarretar sua fratura. Este tipo de
processo também envolve diversos mecanismos aerodinâmicos e
termodinâmicos, que são isoladamente fenômenos abertos. No
desenvolvimento deste trabalho o escoamento foi
modelado pelas equações de Navier - Stokes bidimensionais
para uma mistura de gases perfeitos em um sistema de
coordenadas cilíndrico. O modelo considerado para descrever
o transporte turbulento é o modelo de uma equação
de Spalart - Allmaras, o qual envolve a solução de uma
equação diferencial para a viscosidade turbulenta. Estas
equações são resolvidas utilizando-se uma metodologia de
volumes finitos adaptada a escoamentos compressíveis. A
descrição dos escoamentos transientes obtidos necessitou de
diversas modificações ao código computacional existente.
Estas modificações trataram, em particular, das condições
de contorno, que utilizam a noção de características, e do
modelo de turbulência. A estrutura do escoamento resultante
da interação entre o jato supersônico e a parede é estudada,
avaliando-se a influência (i) da distância entre a saída do
jato e a parede, (ii) da razão de pressões entre o jato e o
ambiente. Além disso, é examinada a evolução transiente do
escoamento. Os resultados obtidos são analisados com
vista a obter as melhores condições aerodinâmicas para o
processo de descamação térmica. / [en]
I in this work a study of the interaction between a
supersonic jet and a
planar surface is presented, with the aim to analyze the
behavior of the velocity,
pressure and temperature flowfield. This study finds its
motivation in the process
of thermal spallation of hard rocks, which may result from
the interaction between
a high pressure and high temperature jet and the rock. This
process, that can be
used in the drilling of hard and deep rocks, occurs due to
the accumulation of
thermal stresses in the rock, which can cause its fracture.
This type of process
also involves several aerodynamic and thermodynamic
mechanisms, which are
still open phenomena. In the development of this work the
flow was modeled by
the two-dimensional Navier-Stokes equation for a mixture of
perfect gases in a
cylindrical coordinates system. The model considered to
describe the turbulent
transport is the one equation of Spalart - Allmaras model,
which involves the
solution of a differential equation for the turbulent
viscosity. These equations are
solved using a finite volumes methodology which is adapted
to compressible
flows. The description of the obtained transient flow
required several
modifications in the existing computational code. These
modifications involved, in
particular, the choice of boundary conditions, that use the
notion of
characteristics, and the turbulence model. The structure of
the flow resulting from
the interaction between the supersonic jet and the wall is
studied. In particular,
are examined the influence (i) the distance between the jet
and wall, (II) of the
pressures ratio between the jet and the environment.
Moreover, the transient
evolution of the flow is examined. The obtained results are
examined to
determine the best aerodynamic conditions for the process
of thermal spallation
to occur.
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[en] SIMILAR SOLUTION FOR THE FORCED-CONVECTION LAMINAR FLOW THROUGH A CONVERGENT CHANNEL USING THE CROCCO S TRANSFORMATION / [pt] SOLUÇÃO SIMILAR PARA ESCOAMENTO LAMINAR EM CONVECÇÃO FORÇADA NUM CANAL CONVERGENTE ATRAVÉS DA TRANSFORMAÇÃO DE CROCCOPABLO ENRIQUE TRIGO JORQUERA 06 April 2018 (has links)
[pt] Utiliza-se a variável de similaridade proposta por L. Crocco para transformar as equações da camada limite, hidrodinâmica e térmica no escoamento laminar bi-dimensional de um fluido com propriedades fisicas constantes em um canal convergente. As equações de conservação de massa, momentum e energia, que formam um sistema de três equações diferenciais parciais não lineares são modificadas num novo sistema composto de equações diferenciais ordinárias. Estes escoamentos, que admitem soluções similares são resolvidos e apresentam-se soluções para várias combinações dos parâmetros envolvidos. Na solução destes casos considera-se inclusive o efeito da função dissipação. Para alguns dos resultados obtidos no presente trabalho foi possível comparar com soluções existentes na literatura especializada, e uma excelente concordância foi observada. Entre os resultados apresentados, destacam-se expressões para o número de Nusselt local como função dos números de Prandtl e de Reynolds. / [en] The similarity variable proposed by L.Crocco is employed in this work to transform the boundary layer equations for the constant-property, two dimensional, laminar flow in a convergent channel. The governing equations (conservation of mass, momentum and energy) constitute a set of three non-linear partial differential equations. These equations are transformed into a simpler set of ordinary differential equations. Solutions of this transformed set are presented for several combinations of the relevant parameters. Among the effects studied in the heat generation due to viscous forces. When possible, comparisions with available results were made, and an excellent agreement was observed. Among the results presented, are of special practical interest the expressions for the local Nusselt number as a function of the Prandtl and Reynolds numbers.
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[en] ASYMPTOTIC MODEL FOR DISPLACEMENT OF LIQUIDS IN ANNULAR WITH VARIABLE ECCENTRIC / [pt] MODELO ASSINTÓTICO DO DESLOCAMENTO DE LÍQUIDOS EM ANULARES C0M EXCENTRICIDADE VARIÁVELFREDERICO CARVALHO GOMES 04 November 2009 (has links)
[pt] Uma das etapas do processo de perfuração de um poço de petróleo é a cimenta
ção, ela prove o isolamento das zonas e a sustentação do revestimento.
Durante o processo de cimentação é necessário a substituição da lama de
perfuração pela pasta de cimento. Para evitar a mistura entre esses fluidos
é normalmente utilizado um fluido espaçador. Dessa forma é comum que
sejam bombeados 3 ou mais fluidos através do anular excêntrico formado
pela parede da rocha e o revestimento. A análise completa do escoamento no
espaço anular que ocorre durante o processo de cimentação é extremamente
complexa, pois os fluidos em questão podem apresentar comportamento
não-Newtoniano e o escoamento é tridimensional e em regime transiente.
Desta forma, a análise computacional do processo é extremamente cara.
Modelos simplificados para o processo estão disponéveis na literatura e são
largamente utilizados em softwares comerciais pela industria de exploração
de petróleo. No entanto, as muitas simplificações adotadas nestes modelos
limitam os parâmetros nos quais são obtidos bons resultados. Neste trabalho,
foi desenvolvido um modelo 2D para esse escoamento 3D utilizando
as simplificações propostas pela teoria de lubrificação. O modelo desenvolvido
considera a variação de inclinação e excentricidade ao longo do poço
e as características não-Newtonianas dos fluidos envolvidos. Os resultados
obtidos mostram como as propriedades dos fluidos e a geometria do poço
afetam a eficiência do processo de bombeio. / [en] The cementation process is an important step in the construction of oil
and gas wells. It provides zonal isolation and support for the well bore.
During the cementation, it is necessary to displace the drilling mud by the
cement slurry. To avoid mixing of these liquids, spacer fluids are usually
used. Therefore, it is common to have three or more liquids flowing through
the eccentric annular space. A complete analysis of the flow in the annular
space that occurs during cementation is extreme complex, because of the
presence of different liquids, that often present non-Newtonian characteristic
and the flow is three dimensional and transient. Thus, a complete model
has a prohibitive high computational cost. Simplified models are available
in the literature and are used by the oil industry in commercial simulation
software for cementation. However, the strong simplifying assumptions limit
the range of parameters at which these models are accurate. In this work, a
2D model for this 3D flow was developed using the lubrication theory. The
developed model considered the variation of the inclination and eccentricity
along the well and the non-Newtonian behavior of the flowing liquids. The
results show how the liquid properties and well geometry affect the efficiency
of the displacement process.
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[en] THREE DIMENSIONAL MODELING OF A SINGLE UNIT SLUG IN A HORIZONTAL PIPELINE WITH THE VOF MODEL / [pt] MODELAGEM TRIDIMENSIONAL DE GOLFADA UNITÁRIA EM TUBULAÇÃO HORIZONTAL COM MODELO VOF (VOLUME OF FLUID)MIJAIL FEBRES SORIA 05 February 2010 (has links)
[pt] O constante crescimento na demanda de combustíveis fósseis e as
últimas descobertas de petróleo no Brasil têm tornado a modelagem de
escoamentos multifásicos em tubulações e equipamentos na indústria do
Petróleo numa tarefa crucial. Dentro as configurações possíveis que o
escoamento multifásico pode adotar, o regime das golfadas possui uma
enorme relevância devido às suas características intermitentes e seus
fortes gradientes de pressão produzidos nas tubulações por onde escoa.
Neste trabalho, estuda-se numericamente, com o método de volumes
finitos, o regime das golfadas, determinando-se o campo de velocidade e
pressão, assim como a forma do nariz da bolha de Taylor e a velocidade
de translação de uma unidade básica de golfada tridimensional em uma
tubulação horizontal. Considerou-se o escoamento isotérmico, e utilizouse
o referencial coincidente com a bolha de Taylor. Para modelar o
escoamento turbulento utilizou-se o modelo K−E RNG. A interface foi
determinada com o modelo VOF (Volume of Fluid). Os resultados das
simulações foram comparados com dados experimentais disponíveis,
apresentando uma boa concordância. / [en] Pipeline and equipment multiphase flow modeling in oil industry has
become a crucial task due to the constant increasing fossil fuel demand
and latest oil discovers in Brazil. Among all possible flow configurations
that multiphase flow can take, the slug flow regime plays an important role
due to its intermittent characteristics and its strong pressure gradients in
pipelines, where this flow regime can be found. In the present work, a
numerical study of a slug flow is performed, with the finite volume method.
The flow and pressure field are determined, as well as, the Taylor bubble
nose shape and the translational velocity of a three dimensional single
unit slug in a horizontal pipeline. The flow field was considered isothermal
and it was employed a coordinate system coincident with the Taylor
bubble. To model the turbulent flow, the RNG K−E model was selected.
The interface was determined with the Volume of Fluid models (VOF).
The results from the simulations were compared with available
experimental data, presenting good agreement.
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[en] CRITERIA EVALUATION FOR THE SELECTION OF CARRIER AND MODE OF TRANSPORTATION FOR THE DISPOSAL OF AGRICULTURAL CROP GRAINS / [pt] AVALIAÇÃO DOS CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DE TRANSPORTADOR E MODO DE TRANSPORTE PARA O ESCOAMENTO DA SAFRA AGRÍCOLA DE GRÃOSMARIO SANTOS DE OLIVEIRA NETO 05 February 2010 (has links)
[pt] O volume de soja e derivados movimentado no agronegócio brasileiro é
uma parcela bastante significativa no universo dos grãos movimentados no
mercado interno e destinados à exportação. Justifica dedicar atenção à estrutura
logística do agronegócio que o suporta e avaliar o quadro que se apresenta. As
dificuldades de escoamento da safra agrícola são grandes, face à precária malha
ferroviária disponível, a escassez de hidrovias e a enorme precariedade de nossas
rodovias. Diante do quadro apresentado, este trabalho se propõe a identificar e
analisar os principais critérios que auxiliam o embarcador1 na seleção de
transportador e modo de transporte para o escoamento da safra agrícola e seus
derivados para o abastecimento do mercado interno ou até os portos para
exportação. Como produto final, busca-se ter de forma consistente, os critérios
devidamente identificados e avaliados com base no método AHP, proposto por
Thomas L. Saaty, um método de decisão multicriterial que funciona para os mais
diversos tipos de decisões. / [en] Soy beans and its derivatives destined for the internal and exportation
markets are an important part of the brazilian agribusiness. This justifies a closer
look at the logistical infra-structure that supports it. The precarious railway
system, lack of waterways, and precariousness of our roadways makes
transporting agricultural craps of export difficult. Within this context, this master
dissertation identifies and analyses the main criteria the boarder utilizes in the
selection of carrier and mode of transportation to supply agricultural craps and
their derivatives to the internal market or ports for export. The final product is
expected to follow the criteria selected and analyzed using the AHP method,
proposed by Thomas L. Saaty, is a multi-criteria decision method that works well
for very diverse decision types.
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