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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38790
ORCID: | http://orcid.org/0000-0003-4443-6124 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Modelagem euler-lagrange da evaporação de um spray multicomponente em meio heterogêneo |
Alternate title (s): | Euler-Lagrange modeling of the evaporation of a multicomponent spray in a heterogeneous medium |
Author: | Martins, Jamille Kessia Araujo |
First Advisor: | Vedovotto, João Marcelo |
First member of the Committee: | Neto, Aristeu da Silveira |
Second member of the Committee: | Serfaty, Ricardo |
Summary: | No presente trabalho, um modelo de componentes discretos (DCM), baseado nas soluções analíticas das equações de balanço de energia e de espécies químicas, juntamente com o modelo do Abramzon-Sirignano, é aplicado para analisar o aquecimento e a evaporação de gotículas envolvendo um caso de injeção de spray de querosene (Jet A) em um ambiente inerte e heterogêneo altamente aquecido. Avaliar e compreender a influência dada por um escoamento inerte do tipo heterogêneo em um caso de injeção de spray envolvendo o processo de evaporação multicomponente é o escopo deste trabalho, no qual apresentou como um dos objetivos básicos a formação e o entendimento do código MFSim, desenvolvido no MFLab, com relação a evaporação multicomponente que está presente nas rotinas de modelagem lagrangiana da plataforma. O trabalho se baseia de maneira priori na revisão e análise deste processo com relação a um ambiente heterogêneo, no qual se teve como desfecho a implementação e inserção de novas rotinas tanto para a computação do coeficiente de difusividade da mistura como para a determinação de parâmetros termodinâmicos necessários tais como densidade, viscosidade dinâmica, condutividade térmica e calor especifico. Neste sentido para estabelecer uma avaliação deste processo em um ambiente gasoso inerte de múltiplas especies foi examinada a evaporação de uma única gota em uma solução gasosa do tipo ar atmosférico, em que para tal análise a verificação do comportamento evaporativo associado em um ambiente dado por uma única espécie com relação a um ambiente contendo mais de uma foi investigado, no qual por fim contou com a avaliação de um caso complexo de injeção envolvendo gotas de querosene (jet A) inseridas em um ambiente gasoso inerte de várias espécies. A análise de tal caso se baseou na avaliação da frações mássicas médias obtidas ao longo de linhas do domínio, como também no comportamento de parâmetros atrelados como temperatura do gás e termos fontes de massa e energia. Para todos os casos avaliados e comparados os resultados obtidos se demonstraram apresentar um comportamento físico esperado. |
Abstract: | In the present work, a Discrete Component Model (DCM) based on the analytical solutions of heat transfer and species diffusion equations, together with the Abramzon-Sirignano model, is applied to analyze the heating and evaporation of droplets involving a case of Jet A kerosene spray injection in a highly heated, inert, and heterogeneous environment. The scope of this work is to assess and understand the influence of a heterogeneous inert flow in a spray injection case involving multicomponent evaporation process. One of the main objectives of this work is to develop and comprehend the MFSim code implemented in MFLab, specifically in relation to the multicomponent evaporation routines within the Lagrangian modeling platform. The work is primarily based on the review and analysis of this process in a heterogeneous environment, which resulted in the implementation and incorporation of new routines for computing the mixture diffusivity coefficient and determining the necessary thermodynamic parameters such as density, dynamic viscosity, thermal conductivity, and specific heat. To evaluate this process in an inert gas environment with multiple species, the evaporation of a single droplet in an atmospheric air gas solution was examined. This analysis focused on comparing the evaporative behavior associated with a single-species environment to that of an environment containing multiple species. Finally, a complex injection case involving Jet A kerosene droplets injected into an inert gas environment with multiple species was evaluated. The analysis of this case involved assessing the average mass fractions obtained along domain lines, as well as studying the behavior of associated parameters such as gas temperature and mass and energy source terms. For all evaluated and compared cases, the obtained results demonstrated the expected physical behavior. |
Keywords: | Evaporação de gotículas Droplet evaporation Combustível multicomponente Multicomponent fuel Coeficiente de difusão Diffusion coefficient |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::PRINCIPIOS VARIACIONAIS E METODOS NUMERICOS |
Subject: | Engenharia mecânica Lagrange, Funções de Combustíveis - Evaporação Combustíveis líquidos Escoamento multifásico |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | MARTINS, Jamille Kessia Araújo, Modelagem euler-lagrange da evaporação de um spray multicomponente em meio heterogêneo. 2023. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.407. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.407 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38790 |
Date of defense: | 26-Jul-2023 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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