Aplicação do método lattice Boltzmann ao estudo do escoamento em canais parcialmente porosos

• Autor(a) principal: Meira, Rodrigo Esperança da Cunha Pimentel de
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10401
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Tubos - Dinâmica dos fluidos; Escoamento; Mecânica dos fluidos; Tubes - Fluid dynamics; Runoff; Fluid mechanics

Neste trabalho, o escoamento em canal parcialmente poroso é investigado numericamente através do método lattice Boltzmann, uma ferramenta numérica baseada no deslocamento e colisão de partículas para a representação do escoamento de fluidos. O meio poroso é representado de forma heterogênea por meio de obstáculos quadrados sólidos distribuídos uniformemente na parte inferior do canal. São analisadas as influências de parâmetros relativos ao meio poroso (porosidade e número de obstáculos) e à geometria do canal (altura da região fluida) sobre a vazão de fluido na região livre. Resultados numéricos são comparados com modelos teóricos encontrados na literatura, os quais, diferentemente da abordagem proposta no presente trabalho, pressupõem a definição de uma condição de contorno para a interface entre as regiões fluida e porosa e o ajuste de um parâmetro empírico. Foi observado que a porosidade e o número de obstáculos têm efeitos contrários sobre o acréscimo de vazão de fluido na região livre. O aumento da porosidade reduz a permeabilidade do meio poroso, o que favorece o efluxo de fluido deste domínio para a região fluida. Por outro lado, quanto maior o número de obstáculos, menos permeável é o meio poroso e, portanto, a passagem de fluido deste meio para a região livre do canal é dificultada. Quanto maior a altura da porção livre do canal, maior é a vazão observada nesta região e o acréscimo de vazão proporcionada pela presença do meio poroso se torna menos significante. De modo geral os resultados se ajustam à solução analítica de um dos modelos teóricos utilizados como referência e uma correlação para o parâmetro empírico associado a este modelo é proposta.