O método ISPH (do inglês, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics) é um método de aproximação livre de malha que, através de um conjunto finito de partículas e uma formulação completamente Lagrangeana, permite a solução de diversos tipos de escoamentos. Entretanto, sua aplicação para escoamentos bifásicos ainda é um desafio, principalmente no que refere-se à manutenabilidade da interface entre fluidos. Diante disso, nesta tese é apresentado o desenvolvimento de um código numérico baseado no método ISPH, sendo propostas duas técnicas de tratamento de interface. Para tanto é realizado um estudo a cerca do método, considerando diferentes metodologias, e analisando pontos específicos, tais como a solução do campo de pressões. São apresentados resultados que mostram a eficácia do método, tanto em escoamentos monofásicos, quanto em escoamentos multifásicos, onde, neste caso, são destacadas as melhorias obtidas através das técnicas de tratamento de interface propostas. Por fim, é realizado um estudo do comportamento de misturas bifásicas, com referência ao fenômeno da inversão de fase / Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) method is a meshless approximation that has been used to simulate several types of fluid flows, through a finite particle set and fully lagrangian formulation. The application of ISPH method in two-fluid flow simulations however, has presented many challenges, specially related to the presence of the interface between different fluids. Thus, we present in this study the development of a numerical code based on ISPH, introducing novel interface treatment techniques. A thorough study about this method is provided, considering different methodologies and analysing specific points such as the position of the interface and the obtained pressure field. Results have been presented to show the methods developed in this thesis efficiently simulate two-fluid flows, illustrating the improvements achieved by the proposed interface treatment techniques. Finally, a study of biphasic mixture behavior is carried out with reference to phase inversion phenomena

O método ISPH (do inglês, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics) é um método de aproximação livre de malha que, através de um conjunto finito de partículas e uma formulação completamente Lagrangeana, permite a solução de diversos tipos de escoamentos. Entretanto, sua aplicação para escoamentos bifásicos ainda é um desafio, principalmente no que refere-se à manutenabilidade da interface entre fluidos. Diante disso, nesta tese é apresentado o desenvolvimento de um código numérico baseado no método ISPH, sendo propostas duas técnicas de tratamento de interface. Para tanto é realizado um estudo a cerca do método, considerando diferentes metodologias, e analisando pontos específicos, tais como a solução do campo de pressões. São apresentados resultados que mostram a eficácia do método, tanto em escoamentos monofásicos, quanto em escoamentos multifásicos, onde, neste caso, são destacadas as melhorias obtidas através das técnicas de tratamento de interface propostas. Por fim, é realizado um estudo do comportamento de misturas bifásicas, com referência ao fenômeno da inversão de fase / Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) method is a meshless approximation that has been used to simulate several types of fluid flows, through a finite particle set and fully lagrangian formulation. The application of ISPH method in two-fluid flow simulations however, has presented many challenges, specially related to the presence of the interface between different fluids. Thus, we present in this study the development of a numerical code based on ISPH, introducing novel interface treatment techniques. A thorough study about this method is provided, considering different methodologies and analysing specific points such as the position of the interface and the obtained pressure field. Results have been presented to show the methods developed in this thesis efficiently simulate two-fluid flows, illustrating the improvements achieved by the proposed interface treatment techniques. Finally, a study of biphasic mixture behavior is carried out with reference to phase inversion phenomena

[pt] O transporte de petróleo e de seus derivados através do modal dutoviário é bastante comum na indústria petrolífera. O Oleoduto do Recôncavo-Sul da Bahia (ORSUB) é um poliduto que transporta diesel, gasolina e GLP do Terminal de Madre de Deus até os terminais de Jequié e Itabuna. Esses produtos são inseridos no poliduto em forma de bateladas sequênciais, o que gera as interfaces entre os produtos. Essas interfaces são segregadas e armazenadas em tanques exclusivos. A Agência Nacional de Petróleo ao longo do tempo vem restringindo cada vez mais as especificações dos produtos derivados do petróleo comercializados no país. Com isto, há a tendência natural do aumento das interfaces entre os produtos movimentados no poliduto, para a garantia de que estes atendam a legislação vigente. Estudos demonstram que os custos provenientes da geração de interfaces são altos e constituem um item importante na composição dos custos variáveis do modal dutoviário. Deste modo, reduzir o tamanho destas interfaces deve sempre ser um dos objetivos que o operador logístico responsável pela movimentação no duto deve buscar. Nesta pesquisa foram estudadas as interfaces geradas entre a gasolina e o GLP no ORSUB. Foi utilizado o software ConBate para a estimativa do tamanho da interface e o simulador de processos Petrox, para estimar a qualidade da interface. Com estas duas ferramentas desenvolvidas pelo Centro de Pesquisa da Petrobras (Cenpes) foram comparadas os tamanhos das interfaces geradas nas operações reais, com os tamanhos das interfaces ideais. / [en] The transportation of oil and its derivatives through modal pipeline is quite common in the oil industry. The pipeline Recôncavo-Sul Bahia (ORSUB) is an oil pipeline that transports gas oil, gasoline and LPG from Terminal Madre de Deus to the terminals Jequié and Itabuna. These products are inserted into the oil pipeline in the form of batches, which generates the interfaces (transmix) between products. These transmix are segregated and stored in dedicated tanks. Over time, The National Petroleum Agency (ANP) is increasingly restricting the specifications of petroleum products sold in the country. With this, there is the natural tendency of increased interfaces between the products moved in pipeline, to ensure that they meet current legislation. Studies show that the costs arising from the generation of interfaces are high and constitute an important item in the cost composition variables modal pipeline. Thus, reducing the size of these interfaces should always be a goal that the logistics operator responsible for moving the product should look. In this research we studied the interfaces generated between gasoline and LPG in ORSUB. ConBate software was used to estimate the size of the interface and process simulator Petrox to estimate the quality of transmix. With these two tools sizes of the interfaces generated in actual operations and the sizes of the interfaces ideal were compared.