Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Pedro Vinicius Moreira
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9729
Resumo: The thermochemical conversion processes are ways to convert solids into more convenient energy carriers (charcoal), or turn them into liquid and gaseous fuels, or also heat or other diverse products. Many studies have been conducted aimming to make the thermochemical processes more efficient and economically viable.The application of Computational Fluid Dynamics (CFD) models helps to optimize the design and operation of the thermochemical reactors, such as fixed bed reactors. The free CFD softwares offer a cost-effective tool for these studies. One such software that is gaining prominence is OpenFOAM. An solver for OpenFOAM called biomassGasificationFoam was recently published for the simulation of biomass gasification in fixed bed. In this work, it was done an evaluation of the solver biomassGasificationFoam and the auxiliary libraries that accompany it, in order to generalize their applicability in various solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Its models for heat and mass transport in a reactive porous medium were verified and validated with proposed tests, analytical equations and experiments. Some code details were changed and improvements were implemented. It was identified an overestimation of the diffusion process of the gaseous species caused by a hypothesis adopted in these species conservation equation. The kinetic model showed to be suitable for solid thermal decomposition processes where the reaction order is unitary. However, this model was not so suitable for solid homogeneous reactions where the reaction order is different from one and for heterogeneous reactions. In overall, the biomassGasificationFoam presents an interesting potential, an useful tool for the simulation of many solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Finally, informations were provided about the software OpenFOAM, and, especially, about the biomassGasificationFoam, in order to serve as documentation to help future users interested in its use
id UFES_e594ad84aea8906cfc6333dc9de8b8e2
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/9729
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str 2108
spelling Lara, Luciano de Oliveira CastroLoeffler Neto, Carlos FriedrichPereira, Pedro Vinicius MoreiraFrasson, Antonio Manoel FerreiraChacaltana, Julio Tomás Aquije2018-08-02T00:02:49Z2018-08-012018-08-02T00:02:49Z2016-09-02The thermochemical conversion processes are ways to convert solids into more convenient energy carriers (charcoal), or turn them into liquid and gaseous fuels, or also heat or other diverse products. Many studies have been conducted aimming to make the thermochemical processes more efficient and economically viable.The application of Computational Fluid Dynamics (CFD) models helps to optimize the design and operation of the thermochemical reactors, such as fixed bed reactors. The free CFD softwares offer a cost-effective tool for these studies. One such software that is gaining prominence is OpenFOAM. An solver for OpenFOAM called biomassGasificationFoam was recently published for the simulation of biomass gasification in fixed bed. In this work, it was done an evaluation of the solver biomassGasificationFoam and the auxiliary libraries that accompany it, in order to generalize their applicability in various solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Its models for heat and mass transport in a reactive porous medium were verified and validated with proposed tests, analytical equations and experiments. Some code details were changed and improvements were implemented. It was identified an overestimation of the diffusion process of the gaseous species caused by a hypothesis adopted in these species conservation equation. The kinetic model showed to be suitable for solid thermal decomposition processes where the reaction order is unitary. However, this model was not so suitable for solid homogeneous reactions where the reaction order is different from one and for heterogeneous reactions. In overall, the biomassGasificationFoam presents an interesting potential, an useful tool for the simulation of many solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Finally, informations were provided about the software OpenFOAM, and, especially, about the biomassGasificationFoam, in order to serve as documentation to help future users interested in its useCom a meta de validar uma nova técnica de solução do Método dos Elementos de Contorno para problemas de Helmholtz, denominada Técnica com Integração Direta (MECID), esta é comparada a formulação clássica do Método dos Elementos de Contorno, que utiliza como função auxiliar a solução fundamental do problema acústico correlato (MECFD), em cujo argumento figura a própria frequência de excitação. Empregando uma estrutura matemática bem distinta da formulação clássica, a MECID emprega funções de base radial para aproximar o termo de inércia e sua metodologia já foi aplicada com êxito em problemas mais simples, associados aos problemas de Poisson. A comparação se baseia na resolução numérica de alguns problemas regidos pela Equação de Helmholtz, que possuem solução analítica conhecida.TextPEREIRA, Pedro Vinicius Moreira. Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz. 2016. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016.http://repositorio.ufes.br/handle/10/9729porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFESBRCentro TecnológicoElements methodHelmholtz equationFrequency dependent fundamental solution formulationApproximation using radial basis functionsHelmholtz, Equação deSolução fundamental dependente da frequênciaMétodos de elementos de contornoEngenharia Mecânica621Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtzinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALPedro Vinicius Moreira Pereira.pdfPedro Vinicius Moreira Pereira.pdfapplication/pdf4599066http://repositorio.ufes.br/bitstreams/208b625b-f0a8-40de-ba42-eb2f69d11a30/downloade74e6ba7f70e527d78fc4e109490b27bMD5110/97292024-07-17 17:01:43.229oai:repositorio.ufes.br:10/9729http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:58:33.340674Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
dc.title.none.fl_str_mv Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
title Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
spellingShingle Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
Pereira, Pedro Vinicius Moreira
Elements method
Helmholtz equation
Frequency dependent fundamental solution formulation
Approximation using radial basis functions
Helmholtz, Equação de
Solução fundamental dependente da frequência
Engenharia Mecânica
Métodos de elementos de contorno
621
title_short Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
title_full Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
title_fullStr Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
title_full_unstemmed Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
title_sort Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz
author Pereira, Pedro Vinicius Moreira
author_facet Pereira, Pedro Vinicius Moreira
author_role author
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Lara, Luciano de Oliveira Castro
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Loeffler Neto, Carlos Friedrich
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Pedro Vinicius Moreira
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Frasson, Antonio Manoel Ferreira
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Chacaltana, Julio Tomás Aquije
contributor_str_mv Lara, Luciano de Oliveira Castro
Loeffler Neto, Carlos Friedrich
Frasson, Antonio Manoel Ferreira
Chacaltana, Julio Tomás Aquije
dc.subject.eng.fl_str_mv Elements method
Helmholtz equation
Frequency dependent fundamental solution formulation
Approximation using radial basis functions
topic Elements method
Helmholtz equation
Frequency dependent fundamental solution formulation
Approximation using radial basis functions
Helmholtz, Equação de
Solução fundamental dependente da frequência
Engenharia Mecânica
Métodos de elementos de contorno
621
dc.subject.por.fl_str_mv Helmholtz, Equação de
Solução fundamental dependente da frequência
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Engenharia Mecânica
dc.subject.br-rjbn.none.fl_str_mv Métodos de elementos de contorno
dc.subject.udc.none.fl_str_mv 621
description The thermochemical conversion processes are ways to convert solids into more convenient energy carriers (charcoal), or turn them into liquid and gaseous fuels, or also heat or other diverse products. Many studies have been conducted aimming to make the thermochemical processes more efficient and economically viable.The application of Computational Fluid Dynamics (CFD) models helps to optimize the design and operation of the thermochemical reactors, such as fixed bed reactors. The free CFD softwares offer a cost-effective tool for these studies. One such software that is gaining prominence is OpenFOAM. An solver for OpenFOAM called biomassGasificationFoam was recently published for the simulation of biomass gasification in fixed bed. In this work, it was done an evaluation of the solver biomassGasificationFoam and the auxiliary libraries that accompany it, in order to generalize their applicability in various solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Its models for heat and mass transport in a reactive porous medium were verified and validated with proposed tests, analytical equations and experiments. Some code details were changed and improvements were implemented. It was identified an overestimation of the diffusion process of the gaseous species caused by a hypothesis adopted in these species conservation equation. The kinetic model showed to be suitable for solid thermal decomposition processes where the reaction order is unitary. However, this model was not so suitable for solid homogeneous reactions where the reaction order is different from one and for heterogeneous reactions. In overall, the biomassGasificationFoam presents an interesting potential, an useful tool for the simulation of many solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Finally, informations were provided about the software OpenFOAM, and, especially, about the biomassGasificationFoam, in order to serve as documentation to help future users interested in its use
publishDate 2016
dc.date.issued.fl_str_mv 2016-09-02
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-08-02T00:02:49Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-08-01
2018-08-02T00:02:49Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PEREIRA, Pedro Vinicius Moreira. Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz. 2016. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/handle/10/9729
identifier_str_mv PEREIRA, Pedro Vinicius Moreira. Comparação entre duas formulações do método dos elementos de contorno: a que faz integração direta e a que usa solução fundamental dependente da frequência em problemas bidimensionais governados pela equação de Helmholtz. 2016. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016.
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/9729
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv Text
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFES
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro Tecnológico
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Engenharia Mecânica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/bitstreams/208b625b-f0a8-40de-ba42-eb2f69d11a30/download
bitstream.checksum.fl_str_mv e74e6ba7f70e527d78fc4e109490b27b
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813022550190456832