[pt] Neste trabalho, um estudo do deslocamento ascendente de uma única
bolha de gás num fluido não newtoniano é realizado ,a fim de simular o
escoamento de bolhas de gás em pasta de cimento durante a cimentação de
poços de petróleo. O fluido é modelado como um fluido não Newtoniano tipo
Herschel-Bulkley com reologia variável no tempo. A partícula imersa no fluido
não necessariamente é gasosa, também pode ser sólida ou liquida, fazendo
algumas considerações para cada caso. Para desenvolver o modelo matemático
foi feita uma analise dinâmica da partícula esférica imersa no fluido, e junto com
as equações de Ansley e Plesley (1967), foi finalizado o modelo. O sistema de
equações foi solucionado usando um método numerico de Runge Kutta de baixa
ordem. O modelo numérico foi implementado usando o programa Matlab da
empresa Mathworks. Os cálculos foram feitos para bolha esférica, numero de
Reynolds baixo (menor 3), temperatura constante, efeito de parede desprezível e sem
efeito de população. O modelo foi validado comparando os resultados numéricos
com os resultados experimentais de multiples autores. Foram consultados os
dados experimentais dos autores Raymond (2000), Hervé Tabuteau (2007) e
Neville Dubash (2003). Foi analisado o efeito da massa da bolha e da tensão
superficial da interface liquido-gás na cinemática da partícula, a fim de definir em
que condições é possível desprezar seus efeitos. Finalmente, os efeitos dos
parâmetros reológicos na cinemática da partícula são analisados. Além disso,
considerou-se a dependência da reologia com o tempo a fim de analisar o
processo de deslocamento da bolha durante a cura do cimento. / [en] In this work, a study of the rising movement of single gas bubble in non-
Newtonian fluid is performed, in order to simulate the behavior of a gas bubble in
a cement paste during oil well cementing. The fluid is modeled as a non-
Newtonian fluid type Hershchel-bulkley with varying rheology in the time. The
particle immersed in the fluid is not necessarily gaseous, it also could be liquid or
solid, with some restrictions for each case. To develop the mathematical model, it
was done a dynamic analysis of the spherical particle immersed in the fluid, and
also, using the Ansley and Plesley’s equations (1967), was finished the model.
The equation systems was solved using a low order numerical method of Runge
Kutta. The numerical model was implemented using Matlab program of the
Mathworks Company. The calculations were made for spherical bubble, low
Reynolds number (less than 3), constant temperature, wall effect neglected and without
effect population.The model was validated comparing the numerical data with
experimental results of multiple authors. Experimental data was consulted of
Raymond and Rosant (2000), Hervé Tabuteau (2007) and Neville Dubash (2003)
authors. It was analyzed the bubble mass effect and the surface tension of the
liquid-gas interface in the kinematic particle, to define under what conditions it is
possible to neglected its effects. Finally,the effects of rheological parameters on
particle kinematics was analized. furthermore, the dependence of the rheology in
the time to determine the bubble displacement process in the curing cement was
analized.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:22898 |
| Date | 02 May 2014 |
| Creators | WILLIAM FERNANDO LOPEZ CANDELA |
| Contributors | MONICA FEIJO NACCACHE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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