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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20899| Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Invetigação numérica da influência das propriedades reológicas de um fluido viscoplástico na transferência de calor |
| Author: | Gomes, Dulles Araujo |
| First Advisor: | Santos, Daniel Dall'Onder dos |
| First member of the Committee: | De Souza, Ana Marta |
| Second member of the Committee: | Pinheiro, Abgail Paula |
| Summary: | Fluidos não newtonianos são largamente utilizados na indústria, portanto o estudo sobre o comportamento destes se faz necessário a fim de evitar erros em projetos e falhas recorrentes. Alguns desses fluidos não newtonianos apresentam uma de tensão limite aparente, isto é, a tensão que atua sobre o fluido deve ultrapassar determinado valor para que o escoamento ocorra, sendo este comportamento denominado viscoplástico. O presente trabalho tem por objetivo estudar a interferência da variação das propriedades reológicas de um fluido viscoplástico na transferência de calor. Para tanto, o modelo mecânico para escoamento de fluido não newtonianos é aproximado por um modelo numérico, utilizando o modelo SMD proposto por De Souza Mendes e Dutra, 2004. O código de simulação numérica NNFEM é baseado na metodologia de Galerkin mínimos-quadrados e possui validação em diversos trabalhos encontrados na literatura. O número de Reynolds, plastic number e índice power-law foram os objetos de estudo, de modo a determinar o impacto que cada um gera na capacidade de transferir calor ao longo do escoamento. As simulações foram feitas para um escoamento em um canal planar que possui uma expansão seguida de uma contração abrupta. As paredes do canal são isoladas e a transferência de calor ocorre apenas nas paredes da expansão-contração. Os resultados apresentados possuem sentido físico e estão em convergência com o que é obtido na literatura. |
| Abstract: | Non-Newtonian fluids are largely used in industry, therefore, a study of their behavior is necessary in order to avoid errors in projects and recurrent failures. Some of these fluids presents yield stress characteristics – the fluid must overpass a certain amount of stress to actually flow. This is called the viscoplastic behavior. This work presents a study on the influence of the rheological properties of a viscoplastic fluid on heat transfer. The mechanical model is approximated in a numerical simulation code, using the SMD viscoplastic model proposed by De Souza Mendes and Dutra, 2004. The NNFEM code is based on the Galerkin least-squares methodology and it is validated in several works found in the literature. The Reynolds number, plastic number and power-law index are varied in order to take into account the impact of these parameter on the ability to the fluid exchange heat along the flow. The flow analyzed is through a planar channel which has an expansion followed by an abrupt contraction. The channel walls are kept insulated and the heat transfer occurs only at the expansion-contraction walls. The obtained results have physical meaning and are in accordance with the ones found in the literature. Non-Newtonian fluids are largely used in industry, therefore, a study of their behavior is necessary in order to avoid errors in projects and recurrent failures. Some of these fluids presents yield stress characteristics – the fluid must overpass a certain amount of stress to actually flow. This is called the viscoplastic behavior. This work presents a study on the influence of the rheological properties of a viscoplastic fluid on heat transfer. The mechanical model is approximated in a numerical simulation code, using the SMD viscoplastic model proposed by De Souza Mendes and Dutra, 2004. The NNFEM code is based on the Galerkin least-squares methodology and it is validated in several works found in the literature. The Reynolds number, plastic number and power-law index are varied in order to take into account the impact of these parameter on the ability to the fluid exchange heat along the flow. The flow analyzed is through a planar channel which has an expansion followed by an abrupt contraction. The channel walls are kept insulated and the heat transfer occurs only at the expansion-contraction walls. The obtained results have physical meaning and are in accordance with the ones found in the literature. |
| Keywords: | comportamento viscoplástico comportamento viscoplástico propriedades reológicas propriedades reológicas modelo SMD modelo SMD transferência de calor transferência de calor expansão e contração abrupta expansão e contração abrupta viscoplastic behavior viscoplastic behavior rheological properties rheological properties SMD model SMD model heat transfer heat transfer abrupt expansion and contraction abrupt expansion and contraction |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Quote: | GOMES, Dulles Araujo. Investigação Numérica da Influência das Propriedades Reológicas de um Fluido Viscoplástico na Transferência de Calor. 2018. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20899 |
| Date of defense: | 27-Feb-2018 |
| Appears in Collections: | TCC - Engenharia Mecânica |
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