Simulação de explosão semiconfinada com Programa de CFD STOKES: influência de parâmetros numéricos e constantes do modelo de combustão BML

• Autor(a) principal: Barreto, Estevão Gomes da Cruz
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/14118
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA; Explosão; Simulação numérica; Fluidodinâmica computacional

Explosões de nuvem de vapor não confinadas são um dos perigos químicos mais comuns encontrados em plantas industriais. Explosões podem ser definidas como uma rápida expansão gasosa, resultando em uma onda de choque, podendo ser originada de forma mecânica ou por uma rápida reação exotérmica. Dada a severidade de suas consequências, ser capaz de modelar o fenômeno da explosão com acurácia é de extrema importância para garantir uma operação segura das plantas industriais. O presente trabalho teve como objetivo simular numericamente, através do método de Fluidodinâmica Computacional (CFD), uma explosão semiconfinada com obstáculos, em pequena escala, utilizando o programa STOKES, desenvolvido pela UNICAMP. A influência de parâmetros numéricos gerais de uma simulação de CFD (número de Courant-Fredrichs-Lewy (CFL) e Smooth Factor (SF)) e parâmetros específicos do modelo de combustão de Bray, Moss e Libby (BML) (constante , fator de orientação da chama |̂| e constante ) foi avaliada. Os resultados foram comparados com dados experimentais da literatura e com resultados obtidos com o programa FLACS®, referência de mercado em simulações de explosão em grande escala. O STOKES se mostrou eficaz ao simular o experimento da câmara de combustão semiconfinada com obstáculos, sendo possível obter resultados com comportamento qualitativamente similar aos experimentais. No entanto, não foi possível obter um chama que apresentasse um adiantamento menor que 12,0 ms, em relação aos dados experimentais. Em relação a reprodução do experimento sob análise, que é considerado uma explosão em pequena escala, o STOKES obteve melhores resultados que o programa FLACS®. Foi possível demostrar também que os três parâmetros avaliados no modelo de combustão BML influenciam as simulações de explosão de forma conjunta, através de uma constante única, aqui denominada constante geral .