Engineering applications of typical non-reacting flows using computational fluid dynamics.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: BARROS, Paloma Lins.
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17065
Resumo: A fluidodinâmica computacional (CFD) é uma área de estudo de vasta aplicação na engenharia. Ela vem se popularizando cada vez mais com a maior facilidade ao acesso a computadores de alta performance para realização de simulações mais complexas. A aplicação de estudos numéricos utilizando ferramentas de fluidodinâmica computacional é particularmente importante em cenários onde experimentos são inviáveis, em situações nas quais variáveis desejadas não podem ser medidas experimentalmente, ou ainda quando não há solução analítica. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo adotar técnicas de CFD em alguns estudos de caso presentes na engenharia química: separação de sólidos em hidrociclones, emissão de gás e jatos bifásicos. Os casos estudados trazem diferentes abordagens de escoamentos multifásicos, modelos de turbulência e tipos de malha construída. Isto torna mais ampla a discussão em relação aos modelos presentes em softwares comerciais e coloca em destaque a importância da escolha adequada da abordagem a ser utilizada. Para cada caso de estudo contemplado neste trabalho, foram definidos os modelos matemáticos e condições de contorno utilizadas. Os resultados obtidos auxiliaram no entendimento mais detalhado do fenômeno estudado e possibilitaram investigar diferentes cenários a partir de um caso base, corroborando a relevância da modelagem e simulação de processos utilizando ferramentas em CFD para aplicações de engenharia.
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Os casos estudados trazem diferentes abordagens de escoamentos multifásicos, modelos de turbulência e tipos de malha construída. Isto torna mais ampla a discussão em relação aos modelos presentes em softwares comerciais e coloca em destaque a importância da escolha adequada da abordagem a ser utilizada. Para cada caso de estudo contemplado neste trabalho, foram definidos os modelos matemáticos e condições de contorno utilizadas. Os resultados obtidos auxiliaram no entendimento mais detalhado do fenômeno estudado e possibilitaram investigar diferentes cenários a partir de um caso base, corroborando a relevância da modelagem e simulação de processos utilizando ferramentas em CFD para aplicações de engenharia.Computational fluid dynamics (CFD) is an area of study with a wide application in engineering. It has become increasingly popular with greater ease of access to highperformance computers to perform more complex simulations. The application of numerical studies using computational fluid dynamics tools is particularly important in scenarios where experiments are not feasible, in situations in which desired variables cannot be measured experimentally, or even when there is no analytical solution. In view of that, this work aims to adopt CFD techniques in some case studies that are present in chemical engineering: separation of solids in hydrocyclones, gas emission, and two-phase flow jets. The studied cases address different approaches of multiphase flows, turbulence models, and types of constructed mesh. This broadens the discussion regarding the models presented in commercial software and highlights the importance of choosing the appropriate approach to be used. For each case study included in this work, the mathematical models and boundary conditions were defined. The obtained results provided a more detailed understanding of the studied phenomenon and made it possible to evaluate different scenarios from a verified case model, which corroborates the relevance of modeling and simulation using CFD tools for engineering applications.Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2021-01-18T19:21:28Z No. of bitstreams: 1 PALOMA LINS BARROS – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2020.pdf: 4849259 bytes, checksum: 81d23394a4f1979d4c7fdf4d50976098 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-18T19:21:28Z (GMT). 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Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2020.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisenginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/17065/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALPALOMA LINS BARROS – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2020.pdfPALOMA LINS BARROS – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2020.pdfapplication/pdf4849259http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/17065/1/PALOMA+LINS+BARROS+%E2%80%93+DISSERTA%C3%87%C3%83O+%28PPGEQ%29+2020.pdf81d23394a4f1979d4c7fdf4d50976098MD51riufcg/170652021-01-18 20:35:18.553oai:localhost: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512024-06-28T14:13:51.176087Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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