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dc.creatorCatta Preta, Ricardo Tadeu Oliveira-
dc.date.accessioned2023-08-02T12:39:21Z-
dc.date.available2023-08-02T12:39:21Z-
dc.date.issued2023-07-24-
dc.identifier.citationCATTA PRETA, Ricardo Tadeu Oliveira. Modelagem matemática e computacional de escoamentos turbulentos bifásicos em regime denso. 2023. 173 f. Tese de Doutorado (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI 10.14393/ufu.te.2023.418.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38810-
dc.description.abstractTurbulent flows in multiphase systems represent a significant challenge in classical physics, offering an open field for research. Understanding this phenomenon can lead to important advancements with engineering applications. The objective of this thesis is to develop a model to assess how the presence of a dense particle regime in a fluid affects turbulence. It is known that particles immersed in a fluid alter its viscosity. Utilizing the Euler-Lagrange formulation and the Large Eddy Simulation (LES) methodology, we apply a low-pass filtering to the equations of mass balance, linear momentum, and energy. We propose a triple decomposition of the Eulerian velocity field to account for fluctuations caused by the relative motion between the continuous and dispersed phases. We conduct simulations of two distinct problems. The first problem is an iconic case of bubble injection at the bottom of a water-filled vertical column. The second problem involves simulating a full cone spray case. We also propose a modified viscosity and drag force based on the volumetric fraction of the continuous phase. We evaluate different closure models for turbulence and compare the results of the three-way formulation with the two-way formulation. The results of the computational experiments are compared with those of a physical experiment. The turbulent kinetic energy obtained in the physical experiment closely matched the Smagorinsky model with a constant Cs = 0.15. The analysis of the collected data validates the proposed model and demonstrates how the modeling of dense turbulent flows incorporates more physics for describing the phenomenon.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipPetrobrás - Petróleo Brasileiro S.Apt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectEscoamentos Multifásicospt_BR
dc.subjectMultiphase Flowspt_BR
dc.subjectTurbulênciapt_BR
dc.subjectTurbulencept_BR
dc.subjectEuler-Lagrangept_BR
dc.subjectEuler-Lagrangept_BR
dc.subjectRegime Densopt_BR
dc.subjectDense Regimept_BR
dc.subjectSimulação das Grandes Estruturaspt_BR
dc.subjectLarge Eddy Simulationpt_BR
dc.titleModelagem matemática e computacional de escoamentos turbulentos bifásicos em regime densopt_BR
dc.title.alternativeMathematical and computational modeling of turbulent two-phase flows in dense regimept_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Silveira Neto, Aristeu da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4650888739121183pt_BR
dc.contributor.referee1Meier, Henry França-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2594453880874755pt_BR
dc.contributor.referee2Salazar, Juan Pablo de Lima Costa-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0944359875076401pt_BR
dc.contributor.referee3Santos, Daniel Dall'Onder dos-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7847006276264872pt_BR
dc.contributor.referee4Souza, Francisco José de-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1257320066520278pt_BR
dc.contributor.referee5Serfaty, Ricardo-
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/5917199961355543pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9659658634133811pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoEscoamentos turbulentos em sistemas multifásicos representam um desafio significativo na física clássica, oferecendo um campo em aberto para pesquisa. Compreender esse fenômeno pode levar a avanços importantes com aplicações em engenharia. O objetivo desta tese é desenvolver um modelo para avaliar como a presença de um regime denso de partículas em um fluido afeta a turbulência. É sabido que partículas imersas em um fluido alteram sua viscosidade. Utilizando a formula- ção Euler-Lagrange e a metodologia LES (Large Eddy Simulation), aplicamos uma filtragem passa-baixa às equações de balanço de massa, de quantidade de movimento linear e de energia. Propomos uma decomposição tripla do campo de velocidade euleriana para considerar as flutuações causadas pelo movimento relativo entre as fases contínua e dispersa. Realizamos simulações de dois problemas distintos. O primeiro problema é um caso icônico de injeção de bolhas na parte inferior de uma coluna vertical preenchida com água. O segundo problema envolve a simulação de um caso de spray de cone cheio. Também propomos uma viscosidade modificada e uma força de arrasto em função da fração volumétrica da fase contínua. Avaliamos diferentes modelos de fechamento para a turbulência e comparamos os resultados da formulação de três vias com a de duas vias. Os resultados das simulações computacionais foram comparados com os resultados de um experimento material. A energia cinética turbulenta obtida no experimento material se aproximou bastante do modelo de Smagorinsky com uma constante Cs = 0,15. A análise dos dados coletados validou o modelo proposto e demonstrou como a modelagem de escoamentos turbulentos densos incorpora mais física para a descrição do problema.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration173pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSpt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.418pt_BR
dc.crossref.doibatchid7e5cd794-af89-4208-9b51-aaf2c4d3a7ea-
dc.subject.autorizadoEngenharia Mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoEscoamento multifásico-
dc.subject.autorizadoAnálise estrutural (Engenharia)-
dc.subject.autorizadoTurbulência-
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