Publicação: Escoamentos rotacionais em diferentes velocidades: uma análise fluidodinâmica
Carregando...
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Coleções
Programa
Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Orientador
Coorientador
Resumo
O estudo da Mecânica dos Fluidos é essencial em todas as engenharias, fornecendo bases
fundamentais para compreender o comportamento dos fluidos em diferentes contextos. A
introdução da Fluidodinâmica Computacional (CFD) revolucionou o estudo dos fluidos na
tecnologia, permitindo simulações precisas e detalhadas de fenômenos complexos em uma
ampla gama de aplicações. Além de avançar a pesquisa e o desenvolvimento industrial, a
utilização de CFD também é altamente benéfica para fins didáticos, proporcionando aos
estudantes uma oportunidade única de explorar e compreender conceitos abstratos de forma
prática e interativa, preparando-os para desafios futuros na engenharia. Assim, este estudo
realizou uma análise tridimensional de Fluidodinâmica Computacional em um cenário
específico de escoamento laminar, caracterizado por um fluxo confinado com movimento
angular, e preenchido por um fluido newtoniano isotérmico e incompressível. Foi realizado o
estudo de 3 casos, com diferentes sentidos e velocidades de rotação das paredes, para o caso 1
e 2, e mudança da geometria no caso 3. O primeiro caso se tratou de uma geometria anular com
as paredes externa e interna rotacionando no sentido horário, porém com velocidades de 0,5
rad/s e 0,25 rad/s, respectivamente. O segundo caso consistiu na mesma geometria e possui a
mesma configuração do caso anterior, mudando apenas o sentido de rotação da parede interna,
ou seja, no sentido anti-horário. Por fim, o terceiro caso em que a geometria é simplesmente
um cilindro comum com a parede externa rotacionando no sentido horário a uma velocidade de
0,5 rad/s. Após a simulação dos casos, a obtenção dos resultados simulados e analíticos e a
comparação destes resultados, constatou-se que a simulação foi bem-sucedida em termos de
valores de magnitude da velocidade tangencial, com o maior desvio sendo 1,037%, para o caso
3, ou seja, um desvio médio aceitável. Concluiu-se assim que a utilização do CFD é de grande
valia para ajudar na melhor visualização dos estudos de caso apresentados nas aulas de
Fenômenos de Transporte e Mecânica dos Fluidos.
Abstract
The study of Fluid Mechanics is essential in all engineering fields, providing fundamental
foundations for understanding the behavior of fluids in different contexts. The introduction of
Computational Fluid Dynamics (CFD) has revolutionized the study of fluids in technology,
allowing for precise and detailed simulations of complex phenomena across a wide range of
applications. In addition to advancing research and industrial development, the use of CFD is
also highly beneficial for educational purposes, offering students a unique opportunity to
explore and understand abstract concepts in a practical and interactive manner, preparing them
for future engineering challenges. Thus, this study conducted a three-dimensional
Computational Fluid Dynamics analysis in a specific scenario of laminar flow, characterized by
a confined flow with angular movement and filled with an isothermal and incompressible
Newtonian fluid. Three cases were studied, with different directions and rotation speeds of the
walls for cases 1 and 2, and a change in geometry in case 3. The first case involved an annular
geometry with the outer and inner walls rotating clockwise, but with speeds of 0.5 rad/s and
0.25 rad/s, respectively. The second case consisted of the same geometry and configuration as
the previous case, with the only difference being the direction of rotation of the inner wall,
which was counterclockwise. Finally, the third case involved a simple cylinder with the outer
wall rotating clockwise at a speed of 0.5 rad/s. After simulating the cases, obtaining simulated
and analytical results, and comparing these results, it was found that the simulation was
successful in terms of tangential velocity magnitude values, with the largest deviation being
1.037% in case 3, which is an acceptable average deviation. It was thus concluded that the use
of CFD is of great value in enhancing the visualization of case studies presented in Transport
Phenomena and Fluid Mechanics classes.
Palavras-chave
CFD, CFD, Mecânica dos Fluidos, Fluid Mechanics, Engenharia, Engineering, Fenômenos de Transporte, Transport Phenomena, Estudo de Caso, Case Study
Citação
SANTOS, Layton Carlos Manoel dos. Escoamentos rotacionais em diferentes velocidades:
Uma análise fluidodinâmica. 2024. 58 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024