Publicação: Fluidodinâmica de esferas leves e bolhas em líquidos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Orientador
Coorientador
Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Resumo
No presente trabalho, estudou-se experimentalmente o movimento de ascensão de
esferas leves e bolhas em líquidos Newtonianos e não-Newtonianos incompressíveis
estagnados em meio infinito.
O movimento de ascensão das esferas e bolhas foi registrado por uma câmera
fotográfica digital Sony CyberShotÓ P32 e através do uso de um Estroboscópio digital foi
possível observar as trajetórias. As imagens provenientes da câmera foram processadas no
software Global Lab Image 2. Os ensaios experimentais foram realizados em um tanque de
acrílico cujas dimensões asseguram a ausência dos efeitos de parede.
Na primeira etapa estudou-se o movimento de esferas leves e bolhas de nitrogênio
em água e glicerina, fluidos de comportamento Newtoniano. Os dados de velocidade obtidos
foram utilizados na construção de uma curva de arraste. Quando se trabalhou com bolhas três
curvas distintas foram construídas. Uma utilizando como dimensão característica o diâmetro
volumétrico equivalente, outra usando o diâmetro projetado sobre o plano horizontal para o
cálculo do número de Reynolds e aspect ratio (deq/dh) para o cálculo do coeficiente de arraste,
e a terceira considerando aspect ratio para o cálculo de ambos. Como reportado por
KARAMANEV et al. (2005), quando se considera o diâmetro projetado sobre o plano
horizontal para descrever o arraste isto resulta em uma curva universal.
Na segunda etapa, o mesmo procedimento foi empregado quando trabalhou-se com
fluidos de comportamento não-Newtoniano.
A terceira etapa consta da utilização de um software comercial, FLUENTÒ 6.3.26,
para reproduzir os dados obtidos experimentalmente.
Abstract
In the present work, it was studied the ascension motion of light spheres and bubbles
experimentally in Newtonian and non-Newtonian stagnated incompressible liquids in infinite
field.
The movement of ascension of the spheres and bubbles were monitored by a digital
photographic camera (model Sony CyberShot P32). By using of a digital strobe it was
possible to observe the trajectories of the spheres and bubbles. The images from th camera
were processed in the Global Lab Image 2 software. The experimental runs took place in an
acrylic tank which was designed to assure the absence of wall effects.
In the first stage it was studied the movement of light spheres and bubbles of
nitrogen in water and glycerin which are Newtonian fluids. The drag coefficient was obtained
by using experimental data of velocity. Three different curves were obtained when we worked
with bubbles. The first one was obtained when the characteristic dimension was the
equivalent volumetric diameter. The second one was obtained by using the diameter projected
on the horizontal plan for the calculation of the number of Reynolds and aspect ratio (de/dh)
for the calculation of the drag coefficient. The third one was obtained by using the aspect ratio
for the calculation of both, number of Reynolds and drag coefficient. KARAMANEV et al.
(2005) have mentioned that a universal curve is obtained when diameter projected on the
horizontal plan is used to describe the drag coefficient.
In the second stage, the same procedure was used but now we worked with non-
Newtonian fluids.
The third stage consists of the use of a software package (FLUENT 6.3.16) to
simulate the data obtained experimentally.
Palavras-chave
Esferas, Bolhas, Coeficiente de
arraste, Newtonian fluids, Non-newtonian fluid, Spheres, Bubbles, Drag coefficient, Computational fluidodynamics, Fluidos não- newtonianos, Fluidos newtonianos, Fluidodinâmica computacional
Citação
MELO, Fabiana Regina Grandeaux de. Fluidodinâmica de esferas leves e bolhas em líquidos. 2007. 112 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.