Análise do comportamento do fluido escoando através de dutos curvos em formato S com diferentes geometrias

• Autor(a) principal: Oliveira, Maria Fernanda Degenring
• Data de Publicação: 2017
• Outros Autores: Loures, Paulo Vitor Magalhães Vellozo
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/2661
• topic: Escoamento secundário; Joelho; Formato S; Configuração S; Vorticidade; Vórtices; Escoamento de fluidos; Fluidodinâmica computacional; Vórtice dos fluidos; Secondary flow; Bends; S bend; S configuration; Vorticity; Vortices

O mundo é extremamente dependente do transporte de fluidos, seja para escoar água para as casas, transferir calor ou mesmo para circular o nosso sangue. A forma mais comum de escoá-los nos processos industriais é por meio de dutos, que inúmeras vezes possuem curvas, seja por necessidade de dimensionamento espacial ou mesmo estrategicamente para otimizar transferência de calor. No entanto, nas indústrias de óleo&gás e energia estima-se que bilhões de dólares são gastos anualmente quando o fluido conduzido no interior dos dutos curvos possui partículas sólidas, devido aos efeitos negativos de corrosão e erosão. Esses gastos são acentuados porque o fluido sofre efeitos de forças centrífugas que geram um escoamento perpendicular ao escoamento principal, o que leva algumas partículas à parede do duto, intensificando os efeitos de erosão. O objetivo principal desse trabalho é entender a formação e o desenvolvimento desses escoamentos secundários no interior de dutos com formato S para auxiliar em futuros estudos do escoamento em artérias com formato S e à redução de erosão nos tubos utilizados na indústria de petróleo devido a produção oleosa de arenitos. As simulações foram realizadas no software COMSOL Multiphysics 5.1 usando módulo CFD para analisar a velocidade axial, os fluxos secundários e as vorticidades ao longo das curvas. Os parâmetros variados foram número de Reynolds, raio de curvatura e ângulo de curvatura. A validação foi executada no simulador a partir da reprodução do experimento realizado por Niazmand e Jaghargh (2010), em um duto de três dimensões em formato S, com ângulo de curvatura de 90°, raio de curvatura de 6,5D e número de Reynolds de 960. Uma atenção especial foi dada à escolha da malha e aos comprimentos de dos tubos de entrada e de saída da curvatura S a fim de minimizar os erros numéricos no domínio de interesse. Os resultados mostram que os efeitos do escoamento secundário são mais intensos quanto maiores os números de Reynolds e o ângulo de curvatura. Também é possível concluir que a intensidade é inversamente proporcional ao raio de curvatura