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Modelagem matem?tica e simula??o num?rica de correntes de gravidade em uma configura??o canal-baciaFrancisco, Ezequiel Pelisoli 12 March 2018 (has links)
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Previous issue date: 2018-03-12 / Gravity currents are flows generated by the pressure gradient due density differences
between two fluids which are in contact. In this work are presented a set of
three-dimensional highly resolved direct numerical simulations of particle-laden gravity
currents, solved in an original configuration called channel-basin. The focus is on
low concentrations gravity currents, where the density differences are small enough
for the Boussinesq approximation may be valid. The mathematical model is based
on an Eulerian description of the concentration field by using a transport equation,
combined with the incompressible Navier-Stokes equations. The equations are solved
by the open-source code Incompact3d, which is based on high-order compact schemes
for the concentration and velocity fields discretization, and a spectral method for the
pressure field. The adopted mathematical modeling allows the particle sedimentation,
however there is no possibility of re-suspension of the particles already deposited, nor
the bottom deformation due the growth of the sediment layer thikness. The main goal of
this reserach is to know how the initial parameters, such as Reynolds number, settling
velocity and channel geometry, affect the dynamics of the current spreading. The
results have shown that the spreading form is highly dependent of the settling velocity.
For the front velocity of the current, the channel geometry and settling velocity are more
important when the Reynolds is lower than when it is higher. The sedimentation rate is
highly affected by the settling velocity. The increasing of the Reynolds number mainly
affects the size of the turbulent structures such as vortex and lobes. The energy budget
is strongly dependent of the settling velocity and slightly dependent of the channel
geometry and Reynolds number. / Corrente de gravidade s?o escoamentos que ocorrem devido a um gradiente de
press?o gerado, exclusivamente, pela diferen?a na massa espec?fica entre dois fluidos
que entram em contato. Neste trabalho ? apresentada uma s?rie de resultados
tridimensionais de alta fidedignidade, obtidos atrav?s de simula??o num?rica direta
em uma configura??o original, aqui denominada de canal-bacia, a qual busca emular
a transi??o entre um escoamento confinado para um n?o confinado. O foco deste
estudo est? nas correntes de gravidade de baixas concentra??es, onde as diferen?as
de densidade sejam pequenas o suficiente para que a aproxima??o de Boussinesq
seja v?lida. O modelo matem?tico baseia-se em uma descri??o Euleriana do campo de
concentra??es, que usa uma equa??o de transporte combinada com as equa??es de
Navier-Stokes em sua forma incompress?vel. A resolu??o das equa??es ? feita atrav?s
do c?digo Incompact3d, o qual baseia-se em esquemas compactos de diferen?as
finitas de alta ordem para a solu??o da concentra??o e velocidade, e um m?todo
espectral para a solu??o da press?o. O modelo matem?tico adotado permite que
as part?culas se depositem no fundo do dom?nio, por?m n?o permite que haja a
ressuspens?o nem que o fundo se deforme pelo aumento da espessura da camada
de sedimentos. O objetivo proposto nesta Tese ? investigar como os par?metros
iniciais, tais como n?mero de Reynolds, velocidade de queda e a geometria do canal
de alimenta??o afetam a din?mica de livre espalhamento de correntes conservativas
e n?o conservativas. Os resultados mostram que a forma como as correntes se
espalham pelo dom?nio ? altamente dependente da velocidade de queda. A velocidade
de propaga??o da corrente se mostrou mais dependente da geometria do canal e
da velocidade de queda para o menor Reynolds do que para o maior. A taxa de
sedimenta??o tamb?m apresentou grande sensibilidade ?s varia??es da velocidade
de queda. O aumento no n?mero de Reynolds afetou, principalmente, o tamanho das
estruturas turbulentas, tais como v?rtices e lobos. O balan?o de energias ? fortemente dependente da velocidade de queda, sendo pouca a influ?ncia da geometria do canal
e do n?mero de Reynolds.
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Estudo param?trico da inje??o de pol?meros em reservat?rios de petr?leoSilva, Maria do Socorro Bezerra da 13 February 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-02-13 / A explora??o e a produ??o de hidrocarbonetos exigem metodologias muito avan?adas para se conseguir trabalhar em condi??es cada vez mais adversas. Dentro destas novas metodologias de extra??o de petr?leo surge ? inje??o de solu??es polim?ricas, que torna-se eficiente no controle da mobilidade do fluido deslocante (?gua), e sob condi??es favor?veis, implica na antecipa??o da recupera??o de ?leo e, em alguns casos, fatores de recupera??o maiores. Este m?todo consiste em adicionar pol?meros ? ?gua de inje??o para aumentar sua viscosidade, fazendo com que a ?gua se difunda mais no meio poroso e aumentando a efici?ncia de varrido no reservat?rio. Neste trabalho, estuda-se atrav?s de simula??o num?rica, a aplica??o da inje??o de solu??o polim?rica em um reservat?rio homog?neo, semissint?tico com caracter?sticas do Nordeste Brasileiro, as simula??es num?ricas foram realizadas atrav?s do simulador t?rmico STARS da CMG (Computer Modelling Group). O trabalho teve como objetivo analisar a influ?ncia de alguns par?metros de reservat?rio sobre o comportamento de produ??o do ?leo, tendo como resposta a produ??o acumulada. As simula??es da inje??o de solu??o polim?rica, al?m da simula??o da inje??o de ?gua, consistiram em diversas etapas de an?lise de sensibilidade de par?metros de reservat?rio e operacionais. Foram realizadas simula??es para analisar a influ?ncia da inje??o de ?gua, solu??o polim?rica e inje??o alternada de bancos de ?gua e de solu??o polim?rica, comparando os resultados para cada condi??o simulada. As principais vari?veis avaliadas foram: viscosidade do ?leo, porcentagem de pol?mero injetado, viscosidade do pol?mero e vaz?o de inje??o de ?gua. A avalia??o da influ?ncia das vari?veis consistiu de um planejamento experimental completo seguido de uma an?lise por Diagrama de Pareto com o objetivo de apontar quais as vari?veis seriam mais influentes sobre a resposta representada pela produ??o acumulada do ?leo. Encontrou-se que todas as vari?veis influenciaram significativamente na recupera??o de ?leo e que a inje??o de solu??o polim?rica de forma cont?nua se mostrou mais eficiente para a produ??o acumulada quando comparada a recupera??o do ?leo por inje??o cont?nua de ?gua. A recupera??o prim?ria apresentou baixos n?veis de produ??o de ?leo, a inje??o de ?gua melhora significativamente a produ??o de ?leo no reservat?rio, mas a inje??o de solu??o polim?rica surge como uma nova metodologia para o incremento da produ??o de ?leo, aumento da vida ?til do po?o e poss?vel diminui??o de ?gua produzida. / Developing an efficient methodology for oil recovery is extremely important
.
Within the range of
enh
anced oil recovery, known as EOR, the injection of polymer solutions becomes effective in
controlling the mobility of displacing fluid
.
This method consists of adding polymers to the
injection water to increase its viscosity, so that more water diffuses in
to the porous medium and
increasing the sweep efficiency in the reservoir.
This work
is studied
by numerical simulation
,
application of the
injection
polymer solution
in a
homogeneous
reservoir
,
semisynthetic
with
similar characteristics
to the reservoirs
of the Brazilian
Northeast
, numerical simulations were
performed using thermal simulator STARS from CMG (Computer Modelling Group ). The study
aimed to analyze the influence of some parameters on the behavior of reservoir oil production,
with the response
to cumulative production. Simulations were performed to analyze the influence
of water injection, polymer solution and alternating injection of water banks and polymer
solution, comparing the results for each simulated condition. The primary outcomes were:
oil
viscosity, percentage of injected polymer, polymer viscosity and flow rate of water injection. The
evaluation of the influence of variables consisted of a complete experimental design followed a
Pareto analysis for the purpose of pointing out which va
riables would be most influential on the
response represented b
y the cumulative oil production
.
It was found that all variables
significantly influenced the recovery of oil and the injection of polymer solution on an ongoing
basis is more efficient for the
cumulative production compared to oil recovery by continuous
water injection. The primary recovery show
ed low levels of oil production
, water injection
significantly improves the pro
duction of oil in the reservoir
, but the injection of polymer solution
em
erges as a new methodology to increase the production of oil, increasing the life of the well
and possible reduction of water produced.
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Simula??o das temperaturas di?rias na cidade de Natal-rnSilva J?nior, Dorgival Albertino da 27 July 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011-07-27 / Information retrieval is of paramount importance in all areas of knowledge.
Regarding the temperatures of Natal, they were simulated and analyzed. Thus, it
was possible to recover, with some accuracy, the temperatures of days they were not
collected. For this we constructed a software that displays the temperature value
at each moment in the city. The program was developed in Delphi using interpolated
polynomial function of third degree. The equations were obtained in Excel
and data were collected at the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
These functions were changed from a correction factor in order to provide values to
temperatures between those who were not collected. Armed with this program you
can build tables and charts to analyze the temperatures for certain periods of time.
The same analysis was done by developing mathematical functions that describes
the temperatures. With the data provided by this software is possible to say which
are the hours of highest and lowest temperatures in the city, as the months have
indexes with the highest and lowest temperatures. / A recupera??o de informa??es ? de extrema import?ncia em todas as ?reas do
conhecimento. Em rela??o as temperaturas da cidade de Natal, elas foram simuladas
e analisadas. Desta forma, foi poss?vel recuperar, com certa precis?o, as temperaturas
de dias em que elas n?o foram coletadas. Para isso, construiu-se um software
que indica o valor da temperatura em cada instante na cidade. O programa foi
desenvolvido em linguagem Delphi com a utiliza??o de fun??es interpoladas polinomiais
de terceiro grau. As equa??es foram obtidas no Excel cujos dados foram
coletados no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais(INPE). Essas fun??es foram
modificadas a partir de um fator de corre??o de modo a fornecerem os valores de temperaturas
entre aqueles que n?o foram coletados. De posse desse programa pode-se
construir tabelas e gr?ficos para analisar as temperaturas em determinados per?odos
de tempo. A mesma an?lise foi feita desenvolvendo matematicamente as fun??es que
descrevem as temperaturas. Com os dados fornecidos por esse software foi poss?vel
afirmar quais s?o os hor?rios de maiores e menores temperaturas na cidade, assim
como os meses que possuem os ?ndices com as maiores e menores temperaturas.
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Um estudo sobre a variabilidade do vento no nordeste do Brasil atrav?s de m?todos estat?sticos e via modelos din?micos de meso e micro escalaSantos, Alexandre Torres Silva dos 08 December 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-12-08 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O objetivo deste trabalho foi determinar a variabilidade sazonal-interanual e tend?ncia da velocidade do vento e validar o modelo num?rico de mesoescala para depois acoplar com o modelo num?rico de microescala no intuito de obter recursos e?licos em algumas localidades no Nordeste do Brasil (NEB). Para isso usamos dois conjuntos de dados de velocidade do vento (esta??es meteorol?gicas e torres anemom?tricas) e dois modelos din?micos; um de mesoescala e outro de microescala. Usamos ferramentas estat?sticas para avaliar e validar os dados medidos e simulados. As simula??es do modelo din?mico de mesoescala foram realizadas atrav?s de m?todos de assimila??o de dados (relaxamento newtoniano e filtro de Kalman). Os principais resultados apontam: (i) Cinco grupos homog?neos de velocidade do vento no NEB com valores maiores no inverno e primavera e menores para ver?o e outono; (ii) A variabilidade interanual da velocidade do vento em alguns grupos se destacaram com valores maiores; (iii) A circula??o de grande escala modificada por fen?menos El Ni?o e La Ni?a alterou a intensidade da velocidade do vento para os grupos com maiores valores; (iv) A an?lise de tend?ncia mostrou valores negativos mais significativos para os grupos G3, G4 e G5 em todas as esta??es do ano e na m?dia anual; (v) O desempenho do modelo din?mico de mesoescala apresentou menores erros nas localidades Paracuru e S?o Jo?o do Cariri e maiores erros foram observados em Triunfo; (vi) Aplica??o do filtro de Kalman diminuir significativamente os erros sistem?ticos apresentados nas simula??es do modelo din?mico de mesoescala; (vii) Os recursos e?licos apontam que as ?reas Paracuru e Triunfo s?o favor?veis para gera??o de energia, sendo que a t?cnica de acoplamento ap?s valida??o apresentou melhor resultado para Paracuru. Conclu?mos que o objetivo do estudo foi alcan?ado, sendo poss?vel agora identificar tend?ncias em grupos homog?neos do comportamento do vento, al?m de avaliar ? qualidade das simula??es tanto com o modelo din?mico de mesoescala como de microescala para responder quest?es necess?rias antes de planejar projetos de pesquisas na ?rea e?lica. / The objective of this study was to determine the seasonal and interannual variability and calculate the trends of wind speed in NEB and then validate the mesoscale numerical model for after engage with the microscale numerical model in order to get the wind resource at some locations in the NEB. For this we use two data sets of wind speed (weather stations and anemometric towers) and two dynamic models; one of mesoscale and another of microscale. We use statistical tools to evaluate and validate the data obtained. The simulations of the dynamic mesoscale model were made using data assimilation methods (Newtonian Relaxation and Kalman filter). The main results show: (i) Five homogeneous groups of wind speed in the NEB with higher values in winter and spring and with lower in summer and fall; (ii) The interannual variability of the wind speed in some groups stood out with higher values; (iii) The large-scale circulation modified by the El Ni?o and La Ni?a intensified wind speed for the groups with higher values; (iv) The trend analysis showed more significant negative values for G3, G4 and G5 in all seasons and in the annual average; (v) The performance of dynamic mesoscale model showed smaller errors in the locations Paracuru and S?o Jo?o and major errors were observed in Triunfo; (vi) Application of the Kalman filter significantly reduce the systematic errors shown in the simulations of the dynamic mesoscale model; (vii) The wind resource indicate that Paracuru and Triunfo are favorable areas for the generation of energy, and the coupling technique after validation showed better results for Paracuru. We conclude that the objective was achieved, making it possible to identify trends in homogeneous groups of wind behavior, and to evaluate the quality of both simulations with the dynamic model of mesoscale and microscale to answer questions as necessary before planning research projects in Wind-Energy area in the NEB
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Simula??o da transfer?ncia de calor em amostras aquecidas por plasmaBelisio, Adriano Silva 30 July 2007 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2007-07-30 / The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest / O processamento de materiais por plasmas tem crescido bastante nos ?ltimos tempos em diversas aplica??es tecnol?gicas, mais especificamente no tratamento de superf?cies. Esse crescimento se deve, principalmente, pela grande aplicabilidade do plasma como fonte energ?tica. Por outro lado, a multiplicidade de efeitos simult?neos presentes no plasma, (intera??es t?rmicas, qu?micas e f?sicas) aumenta a complexidade para entendimento da sua intera??o com s?lidos. Nesse sentido, como um passo inicial para o desenvolvimento desse tema, o presente trabalho trata da simula??o computacional de aquecimento e resfriamento de
amostras de a?o e cobre em ambientes de plasma, considerando-se duas configura??es geom?tricas: catodo oco e catodo planar. Para tal, tr?s modelos computacionais foram
desenvolvidos na linguagem Fortran 90: um modelo unidimensional transiente sem suporte (1D,t), um modelo bidimensional transiente sem suporte (2D,t) e um modelo bidimensional transiente (2D,t) que considera a presen?a de um suporte na montagem experimental. Os modelos foram desenvolvidos utilizando-se o m?todo dos volumes finitos e, para as situa??es bidimensionais, o efeito de catodo oco sobre a amostra foi considerado como uma fonte externa de calor lateral. Os resultados obtidos com os tr?s modelos computacionais, como a distribui??o de temperatura nas amostras e nos suportes, os seus gradientes t?rmicos, em
fun??o de alguns experimentos de aquecimento e resfriamento desenvolvidos pelo Laborat?rio de Plasma, LabPlasma/UFRN, e de experimentos reportados na literatura, apontam para a validade dos c?digos desenvolvidos e ilustram a necessidade da utiliza??o dessa ferramenta nesse tipo de processo, pela sua facilidade de disponibiliza??o de informa??es t?rmicas de interesse
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Simula??o num?rica do escoamento turbulento em canal compostoAoyama, Guilherme Keiti 27 March 2017 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-08-01T12:12:38Z
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Previous issue date: 2017-03-27 / Canais compostos s?o caracterizados por possu?rem canais principais, regi?es mais
largas onde o fluido escoa axialmente com maior facilidade, e canais secund?rios
(fendas) que s?o regi?es mais estreitas onde o fluido ? desacelerado devido aos
efeitos viscosos. Para determinar os coeficientes de transfer?ncia de calor e de atrito
nos canais compostos ? necess?rio entender o comportamento dos escoamentos
turbulentos que ocorrem neles, por?m isto continua sendo um desafio para a
engenharia. Estes canais apresentam, al?m do fluxo axial paralelo ao canal,
flutua??es na velocidade transversal que est?o associadas a estruturas de grande
escala denominadas de estruturas coerentes. Assim, neste trabalho buscou-se
analisar os efeitos do aparecimento dessas estruturas e as suas consequ?ncias para
o escoamento, tanto na parte din?mica como na t?rmica. Para isto foi utilizado uma
geometria empregada em trabalhos experimentais, que ? composta por um canal
retangular com um tubo interno, de di?metro D, que est? a uma dist?ncia W/D da
parede inferior do canal. O fluido escoa axialmente apenas na parte externa do tubo.
No total foram analisados cinco casos, modificando apenas a rela??o W/D
(espa?amento da fenda). Para examinar as caracter?sticas do escoamento turbulento
no interior deste canal, empregou-se o pacote ANSYS CFX 13 com o modelo de
turbul?ncia SAS-SST. Os resultados mostraram que quanto maior a rela??o W/D,
mais elevados foram os valores do Fator de Desempenho T?rmico. Este fator ? uma
rela??o entre o n?mero de Nusselt e o fator de atrito e, quanto maior seu valor,
melhor ? o desempenho t?rmico do canal. Em rela??o as estruturas coerentes, nos
canais em que surgiram, elas t?m uma grande influ?ncia sobre os escoamentos, j?
que essas estruturas acabam elevando os valores locais dos coeficientes de
transfer?ncia de calor e de atrito superficial, o que torna esse fen?meno
indispens?vel nos projetos e an?lises de seguran?a de equipamentos que possuem
fendas. / Compound channels are characterized by having main channels, wider regions
where the fluid flows axially more easily, and narrower regions (gaps) where the fluid
is decelerated due to the viscous effects. In order to determine the heat transfer
coefficients in these channels it is necessary to understand the behavior of the
turbulent flows in them, but this remains a challenge for engineering. These channels
have, in addition to axial flow parallel to the channel, a cross flow velocity in the gap
region that are associated with large scale structures called coherent structures.
Thus, the goal of this work is to compare the effects on the appearance of coherent
structures of large scale and its consequences for the flow in dynamic and thermal
characteristics. To accomplish this, the same geometry used in the experimental
works was applied, which is composed of a rectangular channel with an internal tube
of diameter D and it is located at a distance W/D from the lower wall of the channel.
The fluid flows axially only on the outside of the tube. In total, five different cases
were analyzed, modifying only the W/D ratio (gap distance). To examine the
characteristics of the turbulent flow inside this channel, ANSYS CFX13 with SASSST
turbulence model was applied. The results showed that the W/D ratio increase
also caused an increase in the values of the Thermal Performance Factor. This factor
is a relationship between the Nusselt number and the friction factor, and the higher
its value, better is the thermal performance of the channel. In relation to the coherent
structures, in the channels in which they arise, they have a great influence on the
flows, since these structures end up raising the local values of heat transfer and
friction coefficients, making this phenomenon indispensable in projects and safety
analyzes of equipment with gap.
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Estudo de sistemas multicomponentes no processo de inje??o c?clica de vaporCarvalho, Tiago Pinheiro de 18 September 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-09-18 / In Brazilian Northeast there are reservoirs with heavy oil, which use steam flooding as a
recovery method. This process allows to reduce oil viscosity, increasing its mobility and
consequently its oil recovery. Steam injection is a thermal method and can occurs in
continues or cyclic form. Cyclic steam stimulation (CSS) can be repeated several times.
Each cycle consisting of three stages: steam injection, soaking time and production
phase. CSS becomes less efficient with an increase of number of cycles. Thus, this work
aims to study the influence of compositional models in cyclic steam injection and the
effects of some parameters, such like: flow injection, steam quality and temperature of
steam injected, analyzing the influence of pseudocomponents numbers on oil rate,
cumulative oil, oil recovery and simulation time. In the situations analyzed was
compared the model of fluid of three phases and three components known as Blackoil .
Simulations were done using commercial software (CMG), it was analyzed a
homogeneous reservoir with characteristics similar to those found in Brazilian
Northeast. It was observed that an increase of components number, increase the time
spent in simulation. As for analyzed parameters, it appears that the steam rate, and
steam quality has influence on cumulative oil and oil recovery. The number of
components did not a lot influenced on oil recovery, however it has influenced on gas
production / No Nordeste brasileiro existem reservat?rios de ?leos pesados, nos quais se utiliza a inje??o
de vapor como m?todo de recupera??o. Este processo permite diminuir a viscosidade do ?leo,
aumentando a sua mobilidade e melhorando o volume de ?leo a ser recuperado. A inje??o de
vapor ? um m?todo t?rmico e ocorre na forma cont?nua ou c?clica. A inje??o c?clica de vapor
pode ser repetida diversas vezes. Cada ciclo consiste de tr?s etapas distintas: a fase de inje??o,
fase de fechamento (soaking) e fase de produ??o. A inje??o c?clica se torna menos eficiente ?
medida que o n?mero de ciclos aumenta. Neste sentido, este trabalho visa estudar a influ?ncia
de modelos composicionais na inje??o c?clica de vapor e os efeitos de alguns par?metros, tais
como: vaz?o de inje??o, qualidade do vapor e temperatura do vapor injetado; analisando a
influ?ncia do n?mero de pseudocomponentes, no que diz respeito ? vaz?o de ?leo, produ??o
acumulada de ?leo, fator de recupera??o e tempo de simula??o. Nas situa??es analisadas foi
comparado o modelo de fluido de tr?s fases e tr?s componentes conhecido como Black-oil .
Foram realizadas simula??es, utilizando um simulador comercial a partir de um modelo de
reservat?rio homog?neo com caracter?sticas similares ?s encontradas no Nordeste brasileiro.
Observou-se que quanto maior o n?mero de componentes, maior ? o tempo gasto na
simula??o. J? para os par?metros analisados, verifica-se que a vaz?o de inje??o de vapor e a
qualidade do vapor influenciam na produ??o acumulada de ?leo e no fator de recupera??o. O
n?mero de componentes n?o exerceu muita influ?ncia na produ??o acumulada, nem no fator
de recupera??o de ?leo, por?m foi significativa na produ??o de g?s do sistema
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An?lise num?rica do efeito de fatores influentes da rea??o ?lcali-agregado no desempenho de estruturas de concreto / Numerical analysis of the effect of influential factors of alkali-aggregate reaction in the performance of concrete structuresRodrigues, Edmilson Correia 07 April 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-04-07 / The aim of this work is the numerical simulation of the mechanical performance of concrete affected by Alkali-Aggregate Reaction or RAA, reported by Stanton in 1940. The RAA has aroused attention in the context of Civil Engineering from the early 80, when they were reported consequences of his swelling effect in concrete structures, including cracking, failure and loss of serviceability. Despite the availability of experimental results the problem formulation still lacks refinement so that your solution remains doubtful. The numerical simulation is important resource for the assessment of damages in structures caused by the reaction, and their recoveries The tasks of support of this work were performed by means of the finite element approach, about orthotropic non-linear formulation, and, thermodynamic model of deformation by RAA. The results obtained revealed that the swelling effect of RAA induced decline of the mechanical performance of concrete by decreasing the margin of safety prior to the material failure. They showed that the temperature influences, exclusively, the kinetics of the reaction, so that the failure was the more precocious the higher the temperature of the solid mass of concrete / O objetivo deste trabalho ? a simula??o num?rica do desempenho Mec?nico de membros de concreto afetados pela Rea??o ?lcali-Agregado ou RAA, reportada por Stanton em 1940. A RAA despertou a aten??o no ?mbito da Engenharia Civil a partir da d?cada de 80, quando foram relatadas consequ?ncias de seu efeito expansivo em estruturas de concreto, incluindo fissura??o, ru?na e perda de funcionalidade. Apesar da disponibilidade de resultados experimentais a formula??o do problema ainda carece de aperfei?oamento de modo que sua solu??o permanece duvidosa. A simula??o num?rica ? recurso importante para a avalia??o de danos em estruturas provocados pela rea??o, e suas recupera??es. As tarefas de suporte desse trabalho foram realizadas mediante a aproxima??o por elementos finitos, sobre formula??o ortotr?pica n?o linear, e, modelo termodin?mico de deforma??es por RAA. Os resultados obtidos revelaram que o efeito expansivo da RAA induziu o decl?nio do desempenho mec?nico do concreto diminuindo a margem de seguran?a pr?via ? ru?na do material. Ficou evidente que a temperatura influencia, exclusivamente, a cin?tica da rea??o, de modo que a ru?na foi tanto mais precoce quanto maior a temperatura da massa s?lida do concreto
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Estudo da dist?ncia entre po?os no processo de inje??o cont?nua de vaporMoura, Allene de Lourdes Souto de 06 May 2016 (has links)
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Previous issue date: 2016-05-06 / Grande parte das reservas de hidrocarbonetos atualmente existentes s?o formadas por ?leos pesados e devido a sua alta viscosidade, os m?todos convencionais n?o s?o capazes de desloca-los at? o po?o produtor de maneira satisfat?ria, deixando um grande volume de ?leo retido no reservat?rio. Um dos m?todos utilizados para a recupera??o de ?leo pesado ? o m?todo t?rmico, que tem como caracter?stica principal reduzir a viscosidade do ?leo facilitando assim seu deslocamento at? o po?o produtor. Os m?todos t?rmicos podem utilizar-se da inje??o de energia em forma de calor no reservat?rio, onde faz com que a temperatura do ?leo aumente, diminuindo assim sua viscosidade e consequentemente melhorando a sua mobilidade. O Nordeste Brasileiro possui principalmente muitos reservat?rios de ?leo pesado, onde ? aplicado o m?todo de inje??o de vapor na forma cont?nua. A inje??o cont?nua de vapor atua tanto termicamente como mecanicamente no reservat?rio, al?m do calor latente transmitido ao reservat?rio aquecer o ?leo nele existente, proporcionando assim uma redu??o da sua viscosidade, ele o desloca at? o po?o produtor. O desempenho deste processo pode ser afetado significativamente por determinados par?metros operacionais e geom?tricos do reservat?rio. O objetivo principal deste trabalho foi estudar diferentes dist?ncias entre po?os no processo de inje??o de vapor, aplicando-o em um reservat?rio semissint?tico com caracter?sticas semelhantes aos encontrados no Nordeste Brasileiro, al?m disso foi realizada uma an?lise econ?mica dos modelos estudados atrav?s do VPL (Valor Presente L?quido). Para realizar o trabalho foi utilizado um programa de simula??o num?rica de reservat?rios da CMG (Computer Modeling Group), o software STARS (Steam, Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator). Verificou-se que, aumentando-se a vaz?o de vapor at? um determinado valor, h? um incremento na produ??o. Em rela??o ?s dist?ncias entre os po?os, quanto menor, mais r?pido o ?leo atinge o po?o produtor, al?m de atingir sua produ??o m?xima antecipadamente em rela??o ?s maiores. Por?m ? indispens?vel analisar a viabilidade econ?mica do projeto, pois de acordo com os resultados uma maior produ??o n?o necessariamente acarretar? em um melhor retorno financeiro. / Some of the existing hydrocarbon reserves currently are comprised of heavy oils and due to its high viscosity, conventional methods are not able to move it until the well producer satisfactorily, leaving large volume of trapped oil in reservoir. One method for heavy oil recovery is the thermal method, which has a main characteristic reduce the oil viscosity facilitating its displacement to the well producer. The thermal methods heat back on energy injection in the form of heat in the reservoir, where it causes the oil temperature increase, reducing so his viscosity and therefore improving their mobility. The Brazilian Northeast has many mainly heavy oil reservoirs, where are implemented continuous steam injection method. The continuous steam injection acts both thermally as mechanically in the reservoir, beside the latent heat transmitted to heat the oil in the reservoir, thus providing a reduction in viscosity, it pushes up the production well. The performance of this process can be significantly affected by certain operating and geometric parameters of the reservoir. The main objective of this work was to study different distances between wells in the steam injection process, applying it in a semi-synthetic reservoir with characteristics similar to those found in Brazilian Northeast and to complete was realized an economic analysis of the models studied using of the NPV (Net Present Value). To do the work was used a numerical simulation program reservoirs of CMG (Computer Modeling Group), the STARS (Steam, Thermal and Advanced Process Reservoir Simulator) software. It was found that increasing the steam flow to a certain value there is an increase in oil production. About the distances, how smaller, faster the oil reaches the production well. However it is essential to analyze the economic feasibility of the project, because of according to the results the largest production not necessarily will bring in a better return.
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Estudo dos par?metros operacionais do processo de combust?o in situ em reservat?rio de petr?leo pesadoPereira, Heloize dos Santos 06 March 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-03-06 / The occurrence of heavy oil reservoirs have increased substantially and, due to the high viscosity characteristic of this type of oil, conventional recovery methods can not be applied. Thermal methods have been studied for the recovery of this type of oil, with a main objective to reduce its viscosity, by increasing the reservoir temperature, favoring the mobility of the oil and allowing an increasing in the productivity rate of the fields. In situ combustion (ISC) is a thermal recovery method in which heat is produced inside the reservoir by the combustion of part of the oil with injected oxygen, contrasting with the injection of fluid that is heated in the surface for subsequent injection, which leads to loss heat during the trajectory to the reservoir. The ISC is a favorable method for recovery of heavy oil, but it is still difficult to be field implemented. This work had as an objective the parametric analysis of ISC process applied to a semi-synthetic reservoir with characteristics of the Brazilian Northeast reservoirs using vertical production and vertical injection wells, as the air flow injection and the wells completions. For the analysis, was used a commercial program for simulation of oil reservoirs using thermal processes, called Steam, Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator (STARS) from Computer Modelling Group (CMG). From the results it was possible to analyze the efficiency of the ISC process in heavy oil reservoirs by increasing the reservoir temperature, providing a large decrease in oil viscosity, increasing its mobility inside the reservoir, as well as the improvement in the quality of this oil and therefore increasing significantly its recovered fraction. Among the analyzed parameters, the flow rate of air injection was the one which had greater influence in ISC, obtaining higher recovery factor the higher is the flow rate of injection, due to the greater amount of oxygen while ensuring the maintenance of the combustion front / A ocorr?ncia de ?leos pesados e ultrapesados v?m aumentando sensivelmente e, devido ? alta viscosidade caracter?stica deste tipo de ?leo, n?o podem ser aplicados os m?todos convencionais de recupera??o. M?todos t?rmicos v?m sendo estudados para recupera??o deste tipo de ?leo, tendo como principal objetivo reduzir a sua viscosidade atrav?s do aumento da temperatura do reservat?rio, favorecendo a mobilidade do ?leo e permitindo um aumento no ?ndice de produtividade dos campos. A Combust?o in situ (CIS) ? um m?todo t?rmico de recupera??o em que o calor ? produzido dentro do reservat?rio pela combust?o de parte do ?leo com oxig?nio injetado, contrastando com a inje??o de fluido aquecido ainda na superf?cie para posterior inje??o, o que acarreta perda de calor durante o trajeto ao reservat?rio. A CIS ? um m?todo prop?cio para recupera??o de ?leo pesado, por?m ainda ? complexo de ser implementado. Este trabalho teve como objetivo a an?lise param?trica do processo CIS aplicado a um reservat?rio semissint?tico com caracter?sticas do Nordeste Brasileiro utilizando po?os verticais de produ??o e inje??o, assim como a vaz?o de inje??o de ar e as completa??es dos po?os. Para an?lise do m?todo foi utilizado um programa comercial de simula??o de reservat?rios de petr?leo usando processos t?rmicos, denominado Steam, Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator (STARS) do Computer Modelling Group (CMG). A partir dos resultados obtidos foi poss?vel comprovar a efici?ncia do processo CIS em reservat?rios de ?leo pesado atrav?s do aumento da temperatura do reservat?rio, promovendo uma grande diminui??o na viscosidade do ?leo, aumentando sua mobilidade no interior do reservat?rio, assim como a melhora na qualidade desse ?leo e aumentando assim, significativamente a sua fra??o recuperada. Dentre os par?metros analisados, a vaz?o de inje??o de ar foi a que apresentou maior influ?ncia no processo CIS, obtendo maior fator de recupera??o quanto maior a vaz?o de inje??o, sendo devido a maior quantidade de oxig?nio garantindo a manuten??o da frente de combust?o
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