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Título: Metodologia de ajuste de parâmetros de modelos de fluido viscoelástico diferenciais com base em dados reológicos
Título(s) alternativo(s): Methodology for parameter fitting of differential viscoelastic fluid models from rheological data
Autor(es): Pitz, Diogo Berta
Orientador(es): Franco, Admilson Teixeira
Palavras-chave: Dinâmica dos fluidos
Polímeros condutores
Poços de petróleo - Perfuração
Métodos de simulação
Fluid dynamics
Conducting polymers
Oil well drilling
Simulation methods
Data do documento: 11-Set-2013
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: PITZ, Diogo Berta. Metodologia de ajuste de parâmetros de modelos de fluido viscoelástico diferenciais com base em dados reológicos. 2013. 79 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013.
Resumo: Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para ajuste de parâmetros das equações constitutivas dos modelos de Maxwell, PTT, Giesekus e FENE-P com base em dados reológicos. Uma aplicação importante deste estudo é a correta caracterização de fluidos viscoelásticos, que permite, por exemplo, a realização de simulações numéricas confiáveis, uma vez que se terá a garantia de que a equação constitutiva e os parâmetros escolhidos representam fisicamente o fluido em estudo. A metodologia proposta mostrou-se eficaz, o que foi evidenciado pela correta reprodução de resultados da literatura e pelo ajuste de curvas teóricas a dados experimentais. O modelo de viscoelasticidade linear foi capaz de prever com boa precisão os valores dos módulos de armazenamento e dissipação de energia obtidos através de testes oscilatórios de baixa amplitude. Dos três modelos não lineares analisados, os modelos de Giesekus e FENE-P foram capazes de aproximar o comportamento da viscosidade do fluido de perfuração BRMUL 116 em função da taxa de deformação. Recomenda-se, portanto a utilização desses modelos para simulações numéricas envolvendo fluidos de perfuração. Concluiu-se que resultados de viscoelasticidade linear não devem ser estendidos para ajustes de cisalhamento puro, de forma que o espectro de relaxação deve ser recalculado para esse tipo de ensaio. Embora tenha sido observado que fluidos de perfuração apresentam comportamento viscoelástico, esse efeito é pouco pronunciado em comparação a soluções poliméricas.
Abstract: In this work a methodology for parameter fitting of the Maxwell, PTT, Giesekus and FENE-P constitutive equations from rheological data is developed. An important application of this study is the correct characterization of viscoelastic fluids, which allows, for example, reliable numerical simulation involving such fluids, once the parameters and models used will correctly describe the studied fluids. The proposed methodology has shown to be effective, since results from other works have been reproduced and there was agreement between experimental data and results predicted by rheological models. The linear viscoelastic model was able to predict with good accuracy the values of the storage and loss moduli obtained from small- amplitude oscillatory tests. Among the three non-linear models analysed, the Giesekus and FENE-P models were able to approximate the viscosity behavior of the drilling fluid BRMUL 116 as a function of the shear rate. The use of these models is therefore recommended for numerical simulations of drilling fluids. It is concluded that results obtained from linear viscoelasticity experiments must not be extended to shear flow parameter fitting, so the relaxation spectrum should be recalculated for such experiments. Although viscoelastic effects have been observed in drilling fluids, such effects are not very relevant when compared to polymer solutions.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6780
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