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Estudo numérico da influência da viscosidade no escoamento bifásico em um distribuidor

The use of liquid-gas separators is necessary to increase performance of pumps and compressors used, which are developed for working using single phase flow. However, these equipment have large dimensions, making it expensive to transport and install on the seabed. A feasible alternative for reducin...

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Autor principal: Albuquerque, Juan Pablo Ferraz
Formato: Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:
Viscosidade
Escoamento bifásico
Análise numérica
Bombas centrífugas
Viscosity
Two-phase flow
Numerical analysis
Centrifugal pumps
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10596
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spelling riut-1-105962020-11-12T19:02:01Z Estudo numérico da influência da viscosidade no escoamento bifásico em um distribuidor Numerical study of the viscosity influence on twophase flow in a distributor Albuquerque, Juan Pablo Ferraz Santos, Paulo Henrique Dias dos Santos, Paulo Henrique Dias dos Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo Germer, Eduardo Matos Viscosidade Escoamento bifásico Análise numérica Bombas centrífugas Viscosity Two-phase flow Numerical analysis Centrifugal pumps CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS The use of liquid-gas separators is necessary to increase performance of pumps and compressors used, which are developed for working using single phase flow. However, these equipment have large dimensions, making it expensive to transport and install on the seabed. A feasible alternative for reducing separators dimensions without harming their performance is the installation of a distributor that provides the distribution of the flow to four different outlets, also accomplishing a prior separation of the phases. It was studied in this work the viscosity influence on the flow inside a distributor, using three-dimensional and transient numerical simulations, with ANSYSCFX software. The flow was modeling with eulerian-eulerian two fluid model, Shear Stress Transport (SST) turbulence model and compressive discretization scheme for the capture of the liquid-gas interface. It was utilized finite volume based on finite elements method in the numerical model. Validation using experimental data indicated the model capacity to represent the proposed flow. The results showed that the increase in viscosity implies in the reduction of tangential forces along cyclonic chamber, causing a smaller distinction between the phases in the distribution system outlets. However, the distribution capacity was not altered according to the viscosity (1.0 cP, 28.5 cP and 42.6 cP), presenting an equitable distribution in the evaluated situations. A utilização de separadores bifásicos líquido-gás é necessária para aumentar o desempenho de bombas e compressores, que são projetados para trabalhar com uma única fase. Entretanto, estes equipamentos apresentam grandes dimensões, tornando custosos o seu transporte e instalação no leito do mar. Uma alternativa viável para a redução das dimensões dos separadores sem prejudicar a sua eficiência é a instalação de um distribuidor que proporciona a distribuição do escoamento para quatro diferentes saídas, realizando também uma pré-separação das fases. No presente trabalho, foi estudada a influência da viscosidade no escoamento no interior de um distribuidor, utilizando simulações numéricas tridimensionais e transientes, com auxílio do software ANSYS-CFX. O escoamento foi modelado com o modelo de dois fluidos (euleriano-euleriano), em conjunto com o modelo de turbulência Shear Stress Transport (SST) e o esquema compressivo para captura da interface. Na modelagem numérica utilizou-se o Método de Volumes Finitos baseado em Elementos Finitos. A validação através de dados experimentais indicou a capacidade do modelo numérico em representar a situação proposta. Os resultados obtidos mostraram que o aumento da viscosidade implica na diminuição das forças tangenciais ao longo da câmara ciclônica, ocasionando uma menor distinção entre as fases nas saídas do sistema de distribuição. Todavia, a capacidade de distribuição não foi alterada em função da viscosidade (1,0 cP, 28,5 cP e 42,6 cP), apresentando uma distribuição equitativa para as situações avaliadas. 2020-11-12T19:02:00Z 2020-11-12T19:02:00Z 2019-06-27 bachelorThesis ALBUQUERQUE, Juan Pablo Ferraz. Estudo numérico da influência da viscosidade no escoamento bifásico em um distribuidor. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10596 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Curso de Engenharia Mecânica UTFPR
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Albuquerque, Juan Pablo Ferraz
Estudo numérico da influência da viscosidade no escoamento bifásico em um distribuidor
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