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Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Simulação numérica fina do processo de transporte de interfaces
Título(s) alternativo(s): Fine numerical simulation of the interface transport process
Autor(es): Mendes, Paulo José Titara
Primeiro orientador: Silveira Neto, Aristeu da
Primeiro membro da banca: Roma, Alexandre Megiorim
Segundo membro da banca: Miranda, Ricardo Fortes de
Terceiro membro da banca: Machado, Humberto Araujo
Resumo: No presente trabalho apresenta-se uma nova metodologia, na área de Mecânica dos Fluidos Computacional, para análise de problemas que envolvem escoamentos bifásicos. Uma das grandes dificuldades em simular numericamente esta classe de escoamentos está relacionada a presença das interfaces móveis. A formulação apresentada permite o transporte e caracterização geométrica de interfaces. Permite também localizar dinamicamente a interface móvel, bem como, a variação de propriedades físicas ao longo da mesma. A localização dinâmica da interface e a variação das propriedades físicas é possível através de uma função denominada de função indicadora. Apresenta-se ainda um processo de regularização da malha da interface, o qual é necessário para a estabilidade dos cálculos numéricos. Apresenta-se simulações numéricas preliminares onde transporta-se interfaces por um campo de velocidade cizalhante do tipo arco—tangente, e por um campo de velocidade parabólico. Um teste mais severo consiste em transportar a interface por um campo cizalhante com um choque de velocidades. Desta forma, é possível testar o cálculo dos parâmetros geométricos, a remalhagem e a visualização da função indicadora. Simula-se o transporte passivo de uma bolha entre duas placas planas, via solução da equação de Navier—Stokes. Duas configurações são utilizadas: em uma delas as duas placas encontram-se em repouso e na outra a placa superior tem movimento. Finalmente, apresenta-se resultados do transporte ativo de interfaces, via solução da equação de Navier—Stokes, onde a presença da tensão interfacial altera o campo de pressão e de velocidade da fase contínua. Compara-se os resultados do salto de pressão entre as fases, obtidos via simulação, com resultados analíticos, para o caso de bolhas circulares. A comparação permite validar preliminarmente a metodologia e o código computacional desenvolvido.
Abstract: In this work a new method for analysing problems related to two—phase flows, in the brands of Computational Fluid Mechanics, is presented. One of the great difficulties in the simulation of this class of flows is related to the presence of moving-boundaries. The technique employed here is called Front-Tracking Method. The present formulation allows the tracking and geometric definition of interfaces. lt allows also to place dinamically the moving-boundary and physical properties variation as well. Such results are possible through a so called Indicating function. A process for boundary grid regularization is also used, in order to warranty the numerical stability. Some preliminary results are showed, where the boundaries are tracked by a creeping flow field of tangent—inverse and parabolic types. A harder test consists in forcing a velocity ' shock in the flow field. Such a procedure permits testing the geometric parameters calculation, grid updating and the visualization of the indicating function. A passive bubble—tracking is simulated between two flat parallel plates, through the solution of the well-known Navier-Stokes equations. Two configurations are used: two fixed plates and a relative displacement between them. Finally, the results for active boundary- tracking are presented, via the solution of the Navier—Stokes equations, where the presence of interfacial stress changes the pressure and velocity fields of the continuous phase. Several values for Interfacial stress are used, and the resulting pressure and velocity fields are observed. The results for the pressure jump among the phases are compared to the analytical ones, for circular bubbles. The comparison allows a preliminary validation for the method and the computational code.
Palavras-chave: Captura de interface
Função Indicadora
Remalhagem
Transporte Passivo
Transporte Ativo
Two-phase flow
Front-tracking
Indicating function
Grid updating
Passive tracking
Active tracking
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Referência: MENDES, Paulo José Titara. Simulação numérica fina do processo de transporte de interfaces. 1999. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.1999.19.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.1999.19
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29520
Data de defesa: 1999
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