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Título: Análise da geração de golfadas em escoamentos horizontais de líquido-gás utilizando CFD
Título(s) alternativo(s): Slug generation analysis in horizontal liquid-gas flow using CFD
Autor(es): Antunes, Manoella de Melo Molinari Ortiz
Orientador(es): Morales, Rigoberto Elezar Melgarejo
Palavras-chave: Escoamento bifásico
Métodos de simulação
Petróleo
Dinâmica dos fluidos
Engenharia mecânica
Two-phase flow
Simulation methods
Petroleum
Fluid dynamics
Mechanical engineering
Data do documento: 18-Nov-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: ANTUNES, Manoella de Melo Molinari Ortiz. Análise da geração de golfadas em escoamentos horizontais de líquido-gás utilizando CFD. 2015. 103 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: O escoamento em golfadas é um padrão de escoamento bifásico líquido-gás muito frequente em diversas áreas da indústria, notadamente a de petróleo e gás. Este tipo de escoamento consiste na alternância entre duas estruturas: o pistão de líquido e a bolha alongada de gás. Prever seu comportamento na indústria de petróleo, então, torna-se muito importante para o projeto e dimensionamento de sistemas de produção, sejam estes em terra ou no ambiente marinho (onshore ou offshore), bem como na predição do comportamento de sistemas existentes. Neste cenário, o presente trabalho visa estudar o modo com que é formado o padrão de escoamento bifásico de líquido-gás em golfadas partindo de um escoamento estratificado, utilizando a técnica de Dinâmica dos Fluidos Computacional. O intuito das simulações foi analisar os fenômenos físicos envolvidos no processo de geração da golfada e na evolução das estruturas bolha-pistão ao longo do escoamento horizontal. As equações que modelam o escoamento foram resolvidas utilizando o programa comercial Star-CCM+. A detecção da interface de líquido-gás foi realizada utilizando o modelo VOF (Volume de Fluido) e a turbulência do escoamento será modelada utilizando o modelo SST. A partir dos resultados das simulações numéricas foram extraídas informações detalhadas do escoamento em golfadas para se obter a interface de líquido-gás do campo de escoamento e dos parâmetros característicos do padrão de escoamento.
Abstract: The slug flow is a pattern of gas-liquid two-phase flow very common in several industry areas, notably the oil and gas industry. This kind of flow consists in the alternation of two structures: the liquid slug and the elongated bubble.. Predict its behavior in the oil and gas industry becomes very important to project and design of production systems, whether on land or marine environment (onshore or offshore), as well as existing systems behavior prediction. In this scenario, this work aims to study the way of how the two-phase slug flow is generated, starting with a stratified flow, using the Computational Fluid Dynamics Technique. The objective of the simulations is to analyze the physical phenomena involved in the slug flow generation process and in the slug-bubble structure evolution during the horizontal flow. The equations that model the flow will be solved using the commercial software Star-CCM+. The liquidgas interface was realized using de VOF model (Volume of Fluid) and the turbulence of the flow was evaluated using the SST model. Using the results of the numeric simulations, detailed information was obtained and the slug flow was achieved.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10155
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