Estudo de modelos de dois fluidos acoplados ao método FCT em escoamentos bifásicos

• Autor(a) principal: Freitas, Raphael Viggiano Neves de
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/5959
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Fluidização; Escoamento bifásico; Modelagem de dois fluidos

A simulação numérica de escoamentos bifásicos em gasodutos é uma ferramenta de grande importância em várias áreas da indústria, em especial a indústria de petróleo e gás, porque permite prever o comportamento do escoamento em função dos principais parâmetros do problema. Esse trabalho tem como foco o estudo de dois modelos de dois fluidos diferentes, denominados 4E1P (quatro equações e uma pressão) e 5E2P (cinco equações e duas pressões), com o objetivo de avaliar suas capacidades em descrever adequadamente alguns problemas padrões. Ambos os modelos são formulados a partir das equações unidimensionais de conservação de massa e quantidade de movimento, e aplicados a simulações de escoamentos bifásicos. Os modelos se diferenciam principalmente na sua estrutura de autovalores e na forma como a pressão é tratada. O modelo 4E1P considera uma pressão comum para as fases e é condicionalmente hiperbólico, enquanto o modelo 5E2P é incondicionalmente hiperbólico e considera, a priori, a existência de duas pressões, uma para cada fase. O método numérico utilizado para resolver as equações diferenciais parciais que definem os modelos é o FCT (FluxCorrected Transport). Primeiramente são estudados casos conceituais da literatura, como forma de validação e análise dos modelos matemáticos e do método numérico. Ao final se estuda o caso de interesse para engenharia em que se simula escoamentos estratificados presentes em gasodutos, comparando os resultados com um software comercial e com resultados oriundos de outros trabalhos da literatura, apresentando boa concordância.