Please use this identifier to cite or link to this item:
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27034| ORCID: |  http://orcid.org/0000-0003-1152-0098 |
| Document type: | Dissertação |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Modelagem matemática e computacional de escoamentos gás-sólido em malha adaptativa dinâmica |
| Alternate title (s): | Mathematical and computational modeling of gas-solid flows in dynamic adaptive mesh |
| Author: | Santos, Jessica Guarato de Freitas |
| First Advisor: | Silveira Neto, Aristeu da |
| First coorientator: | Vedovoto, João Marcelo |
| First member of the Committee: | Cavalini Junior, Aldemir Aparecido |
| Second member of the Committee: | Meier, Henry França |
| Summary: | Os escoamentos gás-sólido são encontrados em várias aplicações industriais, como em sistemas de transporte pneumático, processos de controle de poluição e leitos fluidizados. A modelagem dos fenômenos mais relevantes nesses escoamentos é fundamental para compreender o comportamento de cada uma das fases, como uma fase afeta o movimento da outra, e assim, como o escoamento destas influenciam processos industriais de modo geral. Portanto, os objetivos da presente dissertação são implementar, no código computacional MFSim, as forças atuantes no transporte de partículas sólidas, as condições de contorno necessárias, o acoplamento entre as fases do escoamento, um modelo de colisão entre partículas bem como entre partículas e fronteira imersa, com base em uma abordagem Euler-Lagrange. Verificar e validar essas implementações compõem uma etapa elementar deste trabalho. Para verificá-las e validá-las, quatro casos diferentes foram simulados. O primeiro consiste em avaliar a quantidade de movimento linear das duas fases do escoamento a fim de comparar com os resultados de uma solução analítica e validar o acoplamento entre fluido e partículas. O segundo está relacionado à validação da colisão entre partículas a partir da comparação dos resultados simulados com os oriundos da teoria cinética de gases. No terceiro, verifica-se a colisão das partículas com uma geometria imersa avaliando a otimização realizada no presente trabalho. Neste caso de impacto de um jato sobre uma superfície, alguns parâmetros foram variados a fim de avaliar seu comportamento. O último caso consiste em validar a dispersão de partículas devido à turbulência, comparando dados experimentais da literatura com os resultados obtidos em simulações de uma turbulência de grelha. Os resultados encontrados para todos os casos foram satisfatórios, e com isso, conclui-se que utilizando o código MFSim é possível simular escoamentos turbulentos gás-sólido, nos quais as interações entre fluido e partículas, entre duas partículas, e entre partículas e fronteira imersa são relevantes. |
| Abstract: | Gas-solid flows are found in many industrial applications, such as pneumatic conveying systems, pollution control processes and fluidized beds. The modeling of the most relevant phenomena in these flows is fundamental to understand the behavior of each one of the phases, how one phase affects the movement of the other, and thus, how their flow influence on industrial processes in general. Therefore, the objectives of this dissertation are to implement, in the MFSim computational code, the forces acting on the transport of solid particles, the necessary boundary conditions, the coupling between the phases of the flow, an interparticle collision model as well as between particles and immersed boundary, based on an Euler-Lagrange approach. Verifying and validating these implementations are a crucial step of this work. To verify and validate them, four different cases were simulated. The first one evaluates the momentum of the two phases of the flow in order to compare with the results of an analytical solution validating the coupling between fluid and particles. The second one is related to the validation of interparticle collision comparing the simulated results with the ones from the kinetic theory of gases. In the third one, the collision of particles with an immersed geometry is verified evaluating the optimization accomplished in the present work. In this case of a jet impacting on a surface, some parameters are varied to evaluate its behavior. The last case is focused on the validation of particle dispersion due to turbulence, through a comparison of experimental data provided in the literature with results obtained from simulations of a grid turbulence. The results obtained for all cases are adequate, and so, it is concluded that, using the MFSim code, it is possible to simulate gas-solid turbulent flows, in which the interactions between fluid and particles, between two particles, and between particles and immersed boundary are relevant. |
| Keywords: | Escoamentos gás-sólido Abordagem Euler-Lagrange Colisões Acoplamento de 4 vias Fronteira imersa Gas-solid flows Euler-Lagrange approach Collisions 4-way coupling Immersed boundary |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Quote: | SANTOS, Jessica Guarato de Freitas. Modelagem matemática e computacional de escoamentos gás-sólido em malha adaptativa dinâmica. 2019. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2218. |
| Document identifier: | http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2218 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27034 |
| Date of defense: | 13-Aug-2019 |
| Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ModelagemMatematicaComputacional.pdf | Dissertação | 21.34 MB | Adobe PDF |  View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
