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Dissertação mestrado ien 2018 Anizio Marques Garrido Filho.pdf: 5242258 bytes, checksum: 34e08584ad30e16a39aca3b6485e4a7e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T12:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1
Dissertação mestrado ien 2018 Anizio Marques Garrido Filho.pdf: 5242258 bytes, checksum: 34e08584ad30e16a39aca3b6485e4a7e (MD5)
Previous issue date: 2018-01 / No presente trabalho foi desenvolvido um estudo sobre os escoamentos bifásicos gáslíquido
verticais e inclinados, através da simulação computacional utilizando um software
proprietário de CFD desenvolvido pela empresa ANSYS, o CFX. Neste trabalho utilizouse
a versão 17.0 do CFX devidamente licenciado para o Instituto de Engenharia - IEN. A
primeira parte dedicou-se à simulação em 3 dimensões de uma experiência de
escoamento por diferença de densidade, de um bolsão de ar de 100,0 mm de
comprimento, em uma fase líquida Inicialmente Estagnada dentro de um tubo de acrílico
com 24,0 mm de diâmetro e 2,0 m de comprimento. Na experiência este bolsão de ar é
posicionado na parte inferior do tubo pela rápida rotação do tubo assumindo a posição
vertical e em ângulos de inlinação de 2,5°, 5°, 7,5°, 10° e 15°. O presente trabalho visou
comparar os resultados computacionais com os experimentais. Este estudo demandou
um tempo considerável para desenvolvimento, por causa das condições de execução da
experiência serem ainda pouco abordadas em termos de simulação computacional.
Foram necessários vários ajustes e tentativas, até se alcançar resultados satisfatórios
próximos da realidade física da experiência. Neste primeiro estudo o objetivo foi
conseguir nas simulações o aspecto morfológico do bolsão de ar e sua velocidade de
deslocamento através de uma fase líquida composta de água ou glicerina, o mais próximo
possível dos resultados experimentais. Na segunda parte deste estudo, fez-se a
simulação por meio do software, de um experimento em construção destinado a ensaiar
escoamentos bifásicos ascendentes com circulação forçada, numa tubulação de acrílico
de 52,5 mm de diâmetro e 8,0 m de comprimento. Utilizou-se como guia neste estudo,
um mapa de escoamentos bifásicos verticais ascendentes ar-água, notadamente
reconhecido e elaborado por Taitel et al em 1980. Determinados pontos neste mapa,
correspondentes aos tipos de escoamentos bifásicos verticais foram selecionados, e os
dados de velocidade superficial de cada fase usados como condição de contorno nas
simulações computacionais. Foram realizadas ainda, simulações com esses mesmos
dados para condições de inclinação do escoamento de 15°, 30° e 45°. Estas simulações
foram executadas em modo transiente no tempo decorrido de 15 s. O resultados visuais
obtidos foram em perfis de variação sobre um plano e em 3 dimensões por isovolumes,
ambos representando a variação dos parâmetros fração volumétrica, velocidade física e
superficial. Foram obtidos os gráficos de fração volumétrica e velocidades fisica e
superficial das fases para este tempo e as inclinações estipuladas. Através desses
gráficos constatou-se que as variações significativas nos escoamentos ocorrem na faixa
de 0° a 15°, e que a partir de 15° até 45° estas são pouco expressivas. / In the present work, a study was carried out on two-phase gas-liquid flows, vertical and
inclined, through computer simulation using proprietary CFD software developed by
ANSYS, the CFX. In this work was used the version 17.0 of the CFX duly licensed to the
Institute of Engineering - IEN. The first part was devoted to the 3-dimensional simulation
of a density difference flow experiment of an air pocket of 100.0 mm in length in a liquid
phase stagnated inside a 24.0 mm acrylic tube diameter and 2.0 m in length. In the
experiment this air pocket is positioned at the bottom of the tube by the rapid rotation of
the tube assuming the vertical position and at inlet angles of 2,5 °, 5 °, 7,5 °, 10 ° and 15°.
The present work aimed to compare the computational results with the experimental
results. This study required a considerable amount of time for development, because the
conditions of the execution of the experiment are still little discussed in terms of
computational simulation. It took several adjustments and attempts until satisfactory
results were achieved close to the physical reality of experience. In this first study the
objective was to obtain in the simulations the morphological aspect of the air pocket and
its velocity of displacement through a liquid phase composed of water or glycerin, as close
as possible to the experimental results. In the second part of this study, the simulation
was carried out using software of an experiment under construction to test two-phase
upward flow with forced circulation in an acrylic tubing of 52.5 mm in diameter and 8.0 m
in length. A vertical two-phase, air-water vertical flow map, notably recognized and
elaborated by Taitel et al. In 1980, was used as a guide. Certain points on this map,
corresponding to the types of vertical flows of two phases were selected, and the velocity
data surface of each phase used as boundary condition in computational simulations.
Simulations with these same data were also performed for flow slope conditions of 15 °,
30 ° and 45 °. These simulations were performed in transient mode at the elapsed time of
15 s. The visual results obtained were in profiles of variation on a plane and in 3
dimensions by isovolumes, both representing the variation of the parameters volumetric
fraction, physical and superficial velocity. The graphs of volumetric fraction and physical
and superficial velocities of the phases for this time and the stipulated inclinations were
obtained. Through these graphs it was found that the significant variations in the flows
occur in the range of 0 ° to 15 °, and that from 15 ° to 45 ° these are little expressive.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:carpedien.ien.gov.br:ien/2203 |
| Date | 01 1900 |
| Creators | Garrido Filho, Anizio Marques, Instituto de Engenharia Nuclear |
| Contributors | Moreira, Maria de Lourdes, Faccini, José Luiz Horacio, Sampaio, Paulo Augusto Berquó de, Jian, Su, Faccini, José Luiz Horacio, Moreira, Maria de Lourdes |
| Publisher | Instituto de Engenharia Nuclear, Programa de Pós-graduação em Ciências e Tecnologias Nucleares, IEN, Brasil, Instituto de Engenharia Nuclear |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional do IEN, instname:Instituto de Engenharia Nuclear, instacron:IEN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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