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Simulação de fluido de um tanque industrial utilizando o método numérico smoothed particle hydrodynamics

Numerical methods are largely used to solve problems and complex natural physical phenomena that do not have an analytical solution. Its approach to approximation enables the resolution of technical and scientific problems with great fidelity of results. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) met...

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Autor principal: Boszczovski, Pedro Henrique Piantoni
Formato: Dissertação
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2022
Assuntos:
Hidrodinâmica
Dinâmica dos fluidos
Viscosidade
Hydrodynamics
Fluid dynamics
Viscosity
CNPQ::ENGENHARIAS
Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28397
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spelling riut-1-283972022-05-11T06:08:11Z Simulação de fluido de um tanque industrial utilizando o método numérico smoothed particle hydrodynamics Fluid simulation of an industrial tank using the Smoothed Particle Hydrodynamics numerical method Boszczovski, Pedro Henrique Piantoni Lobeiro, Adilandri Mercio https://orcid.org/ 0000-0002-5925-5548 http://lattes.cnpq.br/7445271380558070 Lobeiro, Adilandri Mercio https://orcid.org/ 0000-0002-5925-5548 http://lattes.cnpq.br/7445271380558070 Arantes, Eudes José https://orcid.org/ 0000-0002-7684-3069 http://lattes.cnpq.br/5368039952110556 Cardoso, Flávia Aparecida Reitz https://orcid.org/ 0000-0002-0432-9191 http://lattes.cnpq.br/2663975071704461 Santos, Solange Regina dos Galina, Vanderlei http://lattes.cnpq.br/5475732008218495 Hidrodinâmica Dinâmica dos fluidos Viscosidade Hydrodynamics Fluid dynamics Viscosity CNPQ::ENGENHARIAS Engenharia/Tecnologia/Gestão Numerical methods are largely used to solve problems and complex natural physical phenomena that do not have an analytical solution. Its approach to approximation enables the resolution of technical and scientific problems with great fidelity of results. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is a method whose origin derives from the study of astrophysical problems and which was applied to the study of fluid behavior. Therefore, it is currently a powerful tool capable of solving major problems related to fluid dynamics, used by the academy and in commercial functions. The method is Lagrangean and does not depend on a numerical mesh, which is responsible for reading information at every moment of time, but rather that small particles, discretized in the domain, have their own information and carry it for as long as necessary. The method was applied in an industrial refrigeration tank as a form of modeling to avoid application costs and improvements of operation by the simulator DualSphysics. Two simulations were made with different geometries, being original and modified. The proposed new mixer model achieved small gains in energy savings, better fluid flow and distribution, and greater energy utilization of the system. The method proved to have high computational demand, however, high ability to work with fluids and deformations common to these problems. Métodos numéricos são utilizados em grande parte para resolução de problemas e fenômenos físicos naturais complexos que não possuem solução analítica. Sua abordagem de aproximação possibilita a resolução de problemas técnicos e científicos com grande fidelidade de resultados. O método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) ou Hidrodinâmica de Partículas Suavizadas é um método cuja origem deriva do estudo de problemas astrofísicos e que foi aplicado ao estudo do comportamento de fluidos. Por isso, atualmente é uma ferramenta poderosa capaz de solucionar grandes problemas relacionados a dinâmica de fluidos, utilizado pela academia e em funções comerciais. O método é Lagrangiano e não depende de uma malha numérica, que é responsável pela leitura de informações a cada instante de tempo, mas sim de que pequenas partículas, discretizadas no domínio, possuam suas próprias informações e as carreguem durante o tempo necessário. O método foi aplicado em um tanque industrial de refrigeração como forma de modelagem para evitar custos de aplicação e melhoras de funcionamento pelo simuladorDualSphysics. Foram feitas duas simulações com geometrias diferentes, sendo original e modificada. O novo modelo de misturador proposto obteve pequenos ganhos de economia de energia, melhor fluxo e distribuição do fluido e maior aproveitamento energético do sistema. O método demonstrou possuir alta demanda computacional porém, alta capacidade de trabalhar com fluidos e deformações comuns a estes problemas. 2022-05-10T17:41:30Z 2022-05-10T17:41:30Z 2021-09-08 masterThesis BOSZCZOVSKI, Pedro Henrique Piantoni. Simulação de fluido de um tanque industrial utilizando o método numérico smoothed particle hydrodynamics. 2021. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28397 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campo Mourao Brasil Inovações Tecnológicas UTFPR
institution Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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Engenharia/Tecnologia/Gestão
Boszczovski, Pedro Henrique Piantoni
Simulação de fluido de um tanque industrial utilizando o método numérico smoothed particle hydrodynamics
description Numerical methods are largely used to solve problems and complex natural physical phenomena that do not have an analytical solution. Its approach to approximation enables the resolution of technical and scientific problems with great fidelity of results. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is a method whose origin derives from the study of astrophysical problems and which was applied to the study of fluid behavior. Therefore, it is currently a powerful tool capable of solving major problems related to fluid dynamics, used by the academy and in commercial functions. The method is Lagrangean and does not depend on a numerical mesh, which is responsible for reading information at every moment of time, but rather that small particles, discretized in the domain, have their own information and carry it for as long as necessary. The method was applied in an industrial refrigeration tank as a form of modeling to avoid application costs and improvements of operation by the simulator DualSphysics. Two simulations were made with different geometries, being original and modified. The proposed new mixer model achieved small gains in energy savings, better fluid flow and distribution, and greater energy utilization of the system. The method proved to have high computational demand, however, high ability to work with fluids and deformations common to these problems.
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author Boszczovski, Pedro Henrique Piantoni
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