Publicação: Modelagem numérico-computacional da coalescência de gotas e bolhas em escoamentos bifásicos turbulentos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
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Orientador
Coorientador
Utzig, Jonathan
Resumo
Os escoamentos gás-líquido e líquido-bolha são encontrados em diversas aplicações industri-
ais e acadêmicas, como em sprays, reações químicas e flotação. A modelagem dos fenômenos
mais relevantes nesses escoamentos é fundamental para compreender o comportamento das di-
ferentes fases e como isso pode influenciar os processos aos quais esses escoamentos estão
submetidos. Um fenômeno bastante presente nesses escoamentos é chamado de coalescência
que, resumidamente, consiste na aglomeração de bolha-bolha ou gota-gota, formando bolhas
ou gotas maiores. Dessa forma, o objetivo da presente dissertação consiste na implementação
e validação de um modelo de coalescência no código computacional MFSim. Para verificar e
validar este modelo, foram utilizados dois estudos de caso: um que consiste em duas nuvens
de gotas que colidem uma com a outra e o outro que se trata de uma coluna de bolhas em re-
gime homogêneo. O primeiro caso permite verificar o comportamento do algoritmo para essa
simulação, verificando diversos fatores de coalescência e a saída destes resultados. Já a coluna
de bolhas permite validar a quantidade de movimento linear, comparando com com dados pre-
sentes na literatura, além de avaliar a coalescência neste tipo de escoamento. Os resultados
encontrados para todos os dois casos foram satisfatórios, e com isso, conclui-se que utilizando
o MFSim é possível simular escoamentos gás-liquido e líquido-bolha, nos quais o fenômeno da
coalescência é relevante.
Abstract
Gas-liquid and liquid-bubble flows are found in many industrial and academic applications,
such as sprays, chemical reactions, and flotation. The modeling of the most relevant phenom-
ena in these flows is essential to understand the behavior of the different phases and how this
can influence the processes to which these flows are subjected. A phenomenon quite present
in these flows is called coalescence, which, in short, consists of the agglomeration of bubble-
bubble or drop-drop, forming bubbles or larger drops. Thus, the objective of this dissertation is
the implementation and validation of a coalescence model in the MFSim computational code.
To verify and validate this model, two case studies were used: one that consists of two clouds
of droplets that collide with each other and the other that is a column of bubbles in a homoge-
neous regime. The first case allows verifying the behavior of the algorithm for this simulation,
verifying several coalescence factors and the output of these results. The bubble column, on the
other hand, allows validating the amount of linear movement, comparing with data present in
the literature, in addition to evaluating the coalescence in this type of flow. The results found
for all two cases were satisfactory, and with that, it is concluded that using MFSim it is possi-
ble to simulate gas-liquid and liquid-bubble flows, in which the phenomenon of coalescence is
relevant.
Palavras-chave
Coalescência, Escoamento Bifásico, Coluna de Bolhas, DPM
Citação
FREITAS, Ana Paula Moreira de. Modelagem numérico-computacional da coalescência de gotas e bolhas em escoamentos bifásicos turbulentos. 2023. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.170.
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