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Título: Validação experimental da equação de Hazen-Dupuit-Darcy (HDD) modificada para meios porosos finos
Título(s) alternativo(s): Experimental validation of the equation Hazen-DupuitDarcy (HDD) modified to thin porous media
Autor(es): Beck, Klunger Arthur Éster
Orientador(es): Naaktgeboren, Christian
Palavras-chave: Mecânica dos fluidos
Porosidade
Análise numérica
Fluid mechanics
Porosity
Numerical analysis
Data do documento: 26-Jun-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Guarapuava
Referência: BECK, Klunger Arthur Éster. Validação experimental da equação de Hazen-Dupuit-Darcy (HDD) modificada para meios porosos finos. 2015. 52 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Guarapuava, 2015.
Resumo: A equação clássica para a perda de carga dos escoamentos através de meios porosos dada por Hazen-Dupuit-Darcy, ou simplesmente equação HDD correlaciona a perda de carga por unidade de comprimento de um escoamento no interior de um meio poroso caracterizado pelas quantidades e , respectivamente conhecidas como a permeabilidade e o coeficiente de forma do meio. Sendo escrita em termos de perda de carga por unidade de comprimento, a equação HDD é de difícil aplicação ou até mesmo ambígua em toda a classe de meios porosos finos, nos quais outros efeitos de perda de pressão são de importância comparável ou maior do que a perda de pressão por permeabilidade e forma do interior do meio poroso. Tendo isto em vista, Naaktgeboren et. al. (2012) propuseram modificações na equação de HDD, pelas quais a permeabilidade e coeficiente de forma modificados são definidos por termos que dependem do comprimento do meio poroso e por termos de entrada e saída que não dependem do comprimento do meio, através de um estudo numérico em geometria simples e regime de escoamento laminar. O presente trabalho tem como objetivo validar as modificações na equação HDD propostas por Naaktgeboren et. al. através de dados experimentais publicados por Baril et. al (2008) por meio de uma modelagem utilizando o método de mínimos quadrados. A análise mostra que a modificação da equação HDD proposta por Naaktgeboren et al. (2012) é válida para o conjunto de dados experimentais utilizado. Além disso, valores esperados da permeabilidade e coeficiente de forma do interior do meio poroso podem ser recuperados através de medições de queda de pressão de um meio poroso de espessura variável.
Abstract: The classical pressure-drop equation for porous media flow—the Hazen-Dupuit Darcy equation, or simply HDD—relates the pressure-drop per unit of porous medium length of an isothermal, incompressible, porous médium saturating, Newtonian fluid flow in terms of the two constitutive quantities K and C it defines, which are known as the permeability and the form coefficient of the porous medium, respectively. It has been noted that the HDD equation becomes ambiguous for cases in which the pressuredrop caused by the porous medium no longer bears relation with the porous medium length, such as for the entire class of porous media that are sufficiently thin in the flow direction. To account for pressure-drops on this class of porous media, a modified HDD equation was proposed by Naaktgeboren et al. (2012) based on numerical results of laminar flow through porous media of simplified (collapsed) porous médium geometry and vanishing length. The proposed modified HDD equation is written in terms of modifiedK and C parameters, namely, Km and Cm, that are themselves composed of a linear combination of two pressure-drop terms, one being dependent and the other, independent of porous medium length. This work attempts validating the modification of the HDD equation introduced by Naaktgeboren et al. (2012) with experimentally measured pressure-drops of air flowing across porous mettalic foams of various lengths due to Baril et al. (2008) by means of least squares data modeling. The analysis shows that the modification of the HDD equation proposed by Naaktgeboren et al. (2012) is valid for the analysed experimental dataset. Moreover, expected values of bulk, Darcian porous médium permeability and form coefficients can be recovered from the variable length porous media pressure-drop measurements.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9162
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