Publicação: Análise de sensibilidade e propagação de incertezas em evaporação de gotas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
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Cunha Junior, Americo Barbosa da
Resumo
O processo de evaporação de gotas, assim como o fenômeno da combustão, de acordo com dados
históricos é um dos processos mais antigos da humanidade, por este motivo ambos são ampla-
mente utilizados em aplicações cotidianas e industriais. Todavia, a antiguidade e utilização do
processo não corresponde ao completo e efetivo entendimento do mesmo, haja visto que, o conhe-
cimento puramente determinístico deste por vezes é carregado de erros e incertezas (aleatórias
e epistêmicas). Neste contexto, o presente trabalho buscando incrementar o conhecimento e o
domínio do processo de evaporação de gotas combustíveis, realizou a análise de sensibilidade glo-
bal e a propagação das incertezas sobre o processo de evaporação de uma gota de n-heptano em
meio inerte de nitrogênio. Sendo o referido sistema inicialmente avaliado por meio da perspectiva
determinística, pela qual foi possível a implementação de um conjunto de equações relacionadas
as variações térmicas e mássicas associadas aos números adimensionais de Nusselt e Sherwood,
as equações NuSh-nat. Em etapa posterior o código computacional de evaporação de gotas foi
associado as bibliotecas estocásticas Chaospy, Uncertainpy e SALib de forma que a análise de sen-
sibilidade global foi realizada sob três sistemas distintos de evaporação de gotas, obtendo destas
avaliações os termos de maior relevância ao processo de evaporação para que posteriormente, na
etapa de propagação das incertezas, estas fossem propagadas à resposta final do problema avali-
ado. Obtendo, assim, ao fim das simulações estocásticas as bandas de confiança características
ao processo e as temperaturas de evaporação da gota combustível de n-heptano avaliadas.
Abstract
The droplet evaporation process, as well as the phenomenon of combustion, according to historical
data is one of the oldest mankind processes, therefore both are widely used in everyday and
industrial applications. Nevertheless, the antiquity and use of the process do not correspond to a
complete and effective understanding of it, since the purely deterministic knowledge of these is
usually loaded with errors and uncertainties (random and epistemic). In this context, the present
work, seeking to increase the knowledge and mastery of the evaporation process of fuel droplets,
performed a global sensitivity analysis and uncertainty propagation on the evaporation process
of a n-heptane droplet in an inert nitrogen medium. Being the referred system initially evaluated
by a deterministic perspective, through which it was possible to implement a set of equations
related to thermal and mass changes associated with the Nusselt and Sherwood dimensionless
numbers, the NuSh-nat equations. In a later step, the computational code of droplet evaporation
was associated with the stochastic libraries Chaospy, Uncertainpy, and SALib so that the global
sensitivity analysis was performed under three different systems of droplet evaporation, extracting
from these the most relevant terms to the evaporation process so that later, in the stage of
uncertainty propagation, these could be propagated to the final problem evaluated answer. Thus
obtaining, at the end of the stochastic simulation process the usual confidence bands to the
evaporation process of the n-heptane combustible droplet.
Palavras-chave
Evaporação de gotas, Droplet evaporation, Análise de sensibilidade global, Global sensitivity analysis, Propagação de incertezas, Uncertainty propagation, Bandas de confiança, Confidence bands
Citação
CHAVES, Lucas Fernando Ribeiro. Análise de sensibilidade e propagação de incertezas em evaporação de
gotas. 2021. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.263
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