fevereiro 2015 vol. 1 num. 2 - XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química

Artigo - Open Access.

Idioma principal

APLICAÇÃO DE UM MODELO DE FECHAMENTO TENSORIAL PARA A SIMULAÇÃO DE PROBLEMAS DE SUPERFÍCIE LIVRE.

REZENDE, R. V. P; SOUZA, A. A. U. de; SOUZA, S. M. A. G. U. de;

Artigo:

Em escoamentos multifásicos a natureza física e matemática do fenômeno leva a postulação de termos de fechamento para a troca de momentum através da interface, bem como outras propriedades, e há a disposição vários modelos com este intento. Mas, diferentemente dos escoamentos dispersados, problemas de superfície livre carecem de correlações para o coeficiente de arrasto. Neste trabalho, o cálculo da força de densidade interfacial é feita dinamicamente sem o uso de qualquer correlação, modelando-se o tensor e os vetores normais à interface, e aplicando-o a problemas benchmark como quebra de barreira e instabilidade de Rayleigh-Taylor. A comparação dos resultados foi satisfatória, tanto com dados numéricos e experimentais da literatura, quanto com a abordagem padrão também empregada. Estas constatações indicam que o modelo é uma boa alternativa para problemas desta natureza, além de poder ser empregado diretamente para o cálculo do coeficiente de arrasto usando a formulação padrão.

Artigo:

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-2100-15821-138206

Referências bibliográficas
  • [1] BARBOSA JR, J. R. Turbulência em sistemas bifásicos gás-líquido. Paper presented at the III Escola de Primavera de Transição e Turbulência, Florianópolis, 2002. BRACKBILL, J. U., et al., A continuum method for modeling surface tension. Journal of Computational Physics, v. 100. (2), p. 335-354, 1992. CHUNG, M.-H., An adaptive Cartesian cut-cell/level-set method to simulate incompressible two-phase flows with embedded moving solid boundaries. Computers Andamp; Fluids, v. 7 (0), p. 469-486, 2013. DEENDARLIANTO, et al., Application of a new drag coefficient model at CFD-simulations on free surface flows relevant for the nuclear reactor safety analysis. Annals of Nuclear Energy, v. 39. (1), p. 70-82, 2012. DREW, D., et al., The analysis of virtual mass effects in two-phase flow. International Journal of Multiphase Flow, v. 5. (4), p. 233-242, 1979. DREW, D. A., Mathematical flow modeling of two-phase flow. Annual Review of Fluid Mechanics, v. 15. p. 261-291, 1983. ____. Effect of particle velocity flutuations on the inertia coupling in two-phase flow. Paper presented at the Constitutive Relationships and Models in Continuum Theories of Multiphase Flows, Huntsville, Alabama, 1989. ____. Analytical modeling of multiphase flows. In R. T. Lahey (Ed.), Boiling Heat Transfer : Modern Developments and Advances (pp. 31 - 83). Amsterdam; New York: Elsevier Science Publishers, 1992. DREW, D. A., Andamp; PASSMAN, S. L. Theory of multicomponent fluids. New York: Springer, 1999. FOURNIER, E., et al., 2D pseudo-spectral parallel Navier–Stokes simulations of compressible Rayleigh–Taylor instability. Computers Andamp; Fluids, v. 3 (4–7), p. 569-587, 2002. HÄNSCH, S., et al., A multi-field two-fluid concept for transitions between different scales of interfacial structures. International Journal of Multiphase Flow, v. 47. (0), p. 171-182, 2012. HE, X., et al., A Lattice Boltzmann Scheme for Incompressible Multiphase Flow and Its Application in Simulation of Rayleigh–Taylor Instability. Journal of Computational Physics, v. 152. (2), p. 642-663, 1999.
  • [2] Área temática: Simulação, Otimização e Controle de Processos 7HIRT, C. W., Andamp; NICHOLS, B. D., Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics, v. 39. (1), p. 201-225, 1981. HÖHNE, T. Experiments and Numerical Simulations of Horizontal Two-Phase Flow Regimes. Paper presented at the Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, Melbourn, Australia, 2009. HÖHNE, T., Andamp; VALLÉE, C. Numerical Prediction of Horizontal Stratified Flows. Paper presented at the 6th International Conference on CFD in Oil Andamp; Gas, Metallurgical and Process Industries - SINTEF/NTNU, Thondhein, Norway, 2008. ____, Experiments and numerical simulations of horizontal two-phase flow regimes using an interfacial area density model. The Journal of Computational Multiphase Flows, v. (3), p. 131-143, 2010. JAHANBAKHSH, E., et al., Numerical simulation of three-dimensional interfacial flows. International Journal of Numerical Methods for Heat Andamp; Fluid Flow, v. 17. (4), p. 384 - 404, 2007. LIND, S. J., et al., Incompressible smoothed particle hydrodynamics for free-surface flows: A generalised diffusion-based algorithm for stability and validations for impulsive flows and propagating waves. Journal of Computational Physics, v. 231. (4), p. 1499-1523, 201 MARTIN, J. C., Andamp; MOYCE, W. J., Part IV. An Experimental Study of the Collapse of Liquid Columns on a Rigid Horizontal Plane. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, v. 244. (882), p. 312-324, 195 MEHRAVARAN, M., Andamp; HANNANI, S. K., Simulation of incompressible two-phase flows with large density differences employing lattice Boltzmann and level set methods. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, v. 198. (2), p. 223-233, 2008. PARK, I., et al., Numerical investigation of the effects of turbulence intensity on dam-break flows. Ocean Engineering, v. 4 (0), p. 176-187, 201 REZENDE, R. V. P. Modelagem Matemática e Desenvolvimento de Metodologia Computacional para a simulação do Escoamento Bifásico de ar e Ferro-Gusa em Canal de Corrida de Alto-Forno. Dissertação (Mestrado). Engenharia Mecânica, Universidade federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2008. xxx, 156 p. ____. Modelo de Fechamento para o Tensor de Interface no Modelo de Dois Fluidos: Modelagem Matemática e Simulação. Tese (Doutorado). Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2014. 255 p. REZENDE, R. V. P., et al. Modelo de Fechamento para Densidade de Força Interfcial do Modelo de Dois Fluidos sem Decomposição de Forças sobre a Interface. Paper presented at the COBEQ 2012, Buzios, Rj, 2012, Setembro, 201 SHAKIBAEINIA, A., Andamp; JIN, Y.-C., A mesh-free particle model for simulation of mobile-bed dam break. Advances in Water Resources, v. 34. (6), p. 794-807, 2011.
Como citar:

REZENDE, R. V. P; SOUZA, A. A. U. de; SOUZA, S. M. A. G. U. de; "APLICAÇÃO DE UM MODELO DE FECHAMENTO TENSORIAL PARA A SIMULAÇÃO DE PROBLEMAS DE SUPERFÍCIE LIVRE.", p. 13133-13140 . In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2359-1757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-2100-15821-138206

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações