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Título: Análise do efeito da compressibilidade no reinício do escoamento de fluido tixotrópico
Título(s) alternativo(s): Analysis of the compressibility effects on start-up flow of a thixotropic fluid
Autor(es): Kroetz, Fernando Machado
Orientador(es): Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro
Palavras-chave: Petróleo
Escoamento
Métodos de simulação
Fluidos newtonianos
Pressão
Engenharia mecânica
Runoff
Simulation methods
Newtonian fluids
Petroleum
Pressure
Mechanical engineering
Data do documento: 22-Jun-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: KROETZ, Fernando Machado. Análise do efeito da compressibilidade no reinício do escoamento de fluido tixotrópico. 2017. 122 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Este trabalho tem por objetivo analisar a influência da compressibilidade em processos de reinício de escoamento de um fluido tixotrópico, empregando também dois modelos de fluido mais simples: newtoniano e plástico de Bingham. O problema é formulado como uma tubulação horizontal aberta preenchida por fluido em repouso, submetido a uma pressão ou vazão constante em uma das extremidades da tubulação para reinício do escoamento. Dois modelos são avaliados: um compressível e um incompressível. As equações governantes do problema são discretizadas e implementadas em códigos computacionais em linguagem FORTRAN e em MATLAB, para solução numérica. Os parâmetros dos modelos são calibrados a partir de testes reométricos de um petróleo da região do pré-sal brasileiro. Para fluidos newtonianos, os efeitos da compressibilidade são atenuados pela imposição de uma rampa de pressão na entrada, enquanto que para fluidos de Bingham estas rampas não são tão eficientes. Para o fluido tixotrópico, maiores elasticidades aproximam as velocidades dos modelos compressível e incompressível, e menores tempos de equilíbrio atenuam os efeitos da compressibilidade para pressão constante na entrada. Para vazão constante na entrada neste tipo de fluido, maiores elasticidades também atenuam a compressibilidade, e menores tempos de equilíbrio aceleram o processo de reinício, diminuindo os picos de pressão.
Abstract: The objective of this work is to analyze the compressibility influence on start-up flows of a thixotropic fluid, using also two simpler fluid models: Newtonian and Bingham plastic. The problem is formulated as a horizontal opened pipeline filled with a steady fluid, which may be submitted to a constant pressure or flow rate in order to start-up. Two models are evaluated: a compressible and an incompressible one. The governing equations of the problem are solved numerically by computational algorithms, written in FORTRAN and MATLAB. The models parameters are fit to rheometric test results of an oil from the pre-salt brazillian region. For newtonian fluids, the compressibility effects are attenuated by the imposition of a pressure ramp on the pipe inlet, while for Bingham fluids, these ramps are not so efficient. For the thixotropic fluid, higher elasticities and lower equilibrium times minimize the compressible effects for a constant pressure on the pipe inlet. For a constant flow rate, for a thixotropic fluid, higher elasticities also minimize the compressible effects, and lower equilibrium times accelerate the start-up process, while also decreasing the pressure peak.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9323
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