Estimação de parâmetros de modelos constitutivos usando reômetro multipasse e simulação em OpenFOAM

• Autor(a) principal: Pereira, Juliana Oliveira
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13588
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Fluidos viscoelásticos; Birrefringência induzida por escoamento; Reômetro multipasse; Modelos constitutivos; Simulação computacional

Selecionar o modelo constitutivo mais adequado e estimar o seu conjunto de parâmetros para descrever o comportamento reológico de um dado fluido viscoelástico continuam sendo desafios na área de reologia de polímeros. É nesse contexto que o presente trabalho está inserido, visando a utilização da fluidodinâmica computacional e técnicas experimentais para validar uma metodologia para estimação de parâmetros dos termos não lineares dos modelos constitutivos, baseada na viscosidade de cisalhamento e na diferença das tensões principais. Para isso, o processamento de uma amostra de polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) foi realizado em um reômetro multipasse de duplo pistão, acoplado a um módulo óptico, que permite a aquisição de imagens de birrefringência induzida por escoamento. Os padrões de franjas brilhantes e escuras, observados nas imagens, foram relacionados ao campo de tensões. O processamento do polímero foi realizado a 140, 150 e 160°C e em três velocidades diferentes, através de uma geometria slit-die. Experimentos em reômetros rotacional e capilar também foram realizados para a obtenção dos módulos dinâmicos e da viscosidade de cisalhamento. Em relação à etapa computacional, a partir dos módulos dinâmicos, o espectro de relaxação do material foi determinado e a rotina para estimação de parâmetros dos termos não lineares dos modelos constitutivos foi implementada de forma acoplada ao solver viscoelasticFluidFoam, disponível no OpenFOAM, software livre de fluidodinâmica computacional. Os resultados mostraram que os modelos constitutivos de Giesekus e Phan-ThienTanner exponencial com os parâmetros estimados, foram capazes de representar o comportamento do fluido viscoelástico e predizer satisfatoriamente as observações experimentais obtidas no reômetro multipasse, validando a metodologia proposta.