Análise numérica do escoamento turbulento em tubos corrugados

• Autor(a) principal: Salvador, Gabriel Tunoda
• Data de Publicação: 2013
• 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/1/10350
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Tubos - Dinâmica dos fluidos; Escoamento; Método dos elementos finitos; Tubes - Fluid dynamics; Runoff; Finite element method

Tubos corrugados estão presentes em diversas aplicações da engenharia. Dentre suas principais propriedades, eles se destacam por melhorarem consideravelmente a troca de calor e também por proporcionar a flexibilidade de tubulações. São caracterizados por cavidades distribuídas na superfície, que provocam mudanças no padrão do escoamento na tubulação. Neste cenário, no presente trabalho é estudado numericamente o escoamento monofásico, newtoniano e turbulento em tubos corrugados. É dada ênfase na análise da influência do tipo de rugosidade no comportamento do escoamento. O escoamento é modelado utilizando as equações de conservação da massa e balanço da quantidade de movimento. A turbulência gerada pelo escoamento será modelada utilizando o modelo de turbulência de duas equações SST (Shear Stress Transport). O sistema de equações resultantes será discretizado utilizando o método dos volumes finitos baseados em elementos (MVFBE) e resolvido utilizando o programa comercial ANSYS CFX 13.0. O estudo é realizado para escoamentos em tubos com corrugados de diferentes geometrias e dimensões e números de Reynolds variando de 5000 a 100000. A partir dos resultados obtidos é analisada a influência do tipo de corrugado no padrão do escoamento próximo à parede do tuto, do fator de atrito, tensão de cisalhamento, energia cinética turbulenta e pressão. A metodologia utilizada foi comparada contra dados existentes na literatura, apresentando uma boa concordância.