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Título: Estudo numérico do escoamento de fluido de bingham em contração abrupta
Autor(es): Sert, Vinícius de Mello
Orientador(es): Franco, Admilson Teixeira
Palavras-chave: Fluidos não-newtonianos
Escoamento
Análise numérica
Mecânica dos fluidos
Non-Newtonian fluids
Runoff
Numerical analysis
Fluid mechanics
Data do documento: 30-Nov-2011
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: SERT, Vinícius de Mello. Estudo numérico do escoamento de fluido de bingham em contração abrupta. 2011. 117 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2011.
Resumo: Os fluidos não newtonianos estão presentes em diferentes setores industriais, destacando-se pela forte importância nas indústrias de polímeros, de alimentos, de produtos farmacêuticos e petrolífera. Para o estudo dessa classe de fluidos é necessário um modelo constitutivo de viscosidade diferenciado do newtoniano. No presente trabalho, utiliza-se o modelo de Fluido Newtoniano Generalizado – FNG – que é largamente difundido na comunidade científica. O objetivo do presente trabalho é o estudo numérico do escoamento de fluidos não newtonianos viscoplásticos em regime laminar através de contrações abruptas, de diferentes razões de contração. A geometria da contração abrupta, apesar de aparentemente simples, não permite uma solução analítica para o escoamento, o que faz as soluções numéricas imprescindíveis para o estudo. O programa a ser utilizado para as simulações é o PolyFlow. Como hipóteses do estudo, assume-se que o escoamento é incompressível, em regime laminar, isotérmico, com propriedades constantes e em regime permanente. Como resultados, serão apresentados campos de pressão, linhas de corrente, perfis de tensão, regiões que não apresentam cisalhamento, campos de velocidades além de gráficos com a queda de pressão adimensional em função dos parâmetros adimensionais Reynolds e Hedstrom. A partir das simulações, observou-se que a razão de contração não influencia nos padrões de escoamento para as regiões localizadas após a geometria. Além disso, a perda de carga também não depende da razão de aspecto.
Abstract: The non-Newtonian fluids are present in many different industrial sectors, where there is an special application in the polymers, food, pharmacy na oil industries. To study this kind of fluid, it must be used a viscosity model different to the one that we use for Newtonian fluids. In the present work, we use the model of the Generalized Newtonian Fluid – GNF – which is widely diffused in the scientific community. The aim of this work is the numerical study of the viscoplastic non Newtonian fluids laminar flow through abrupt contractions of different contractions rate. The geometry of an abrupt contraction, despite of being quite simple, does not allow an analytical solution for the flow, what makes the numerical simulations extremely necessary to the study. The software used in the simulations is Polyflow. As hypothesis for the study, we assume that the flow is incompressible, in laminar flow, isothermal, with constant properties and in steady state. As results, we will discuss the pressure fields, stream lines, regions with no shear-rate, velocity fields and the adimensional pressure loss as function of the adimensional parameters Reynolds and Hedstrom. By the simulations, we could observe that the contraction rate does not change the flows pattern after the change of diameter. Furthermore, the adimensional pressure loss is not a function of the contraction rate as well.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6753
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