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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: Dos Santos, Daniel Dall'onder
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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