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Título: Verificação teórico-numérico de modelo constitutivo aplicado a fluidos tixotrópicos compostos por duas estruturas distintas
Autor(es): Morinigo Junior, Valdecir
Orientador(es): Deus, Hilbeth Parente Azikri de
Palavras-chave: Fluidos não-newtonianos
Métodos de simulação
Modelos matemáticos
Cisalhamento
Viscosidade
Engenharia mecânica
Simulation methods
Simulation methods
Mathematical models
Shear (Mechanics)
Viscosity
Mechanical engineering
Data do documento: 14-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: MORINIGO JUNIOR, Valdecir. Verificação teórico-numérico de modelo constitutivo aplicado a fluidos tixotrópicos compostos por duas estruturas distintas. 2017. 126 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: A aplicação de fluidos tixotrópicos em diversos setores industriais tais como, químico, alimentício e petrolífero são exemplos da motivação para buscar a compreensão do comportamento tixotrópico dos fluidos. Normalmente são utilizadas duas equações para descrever um sistema tixotrópico, uma equação de estado ou constitutiva e uma equação referente à sua evolução microestrutural. O trabalho em questão, tem como principal objetivo, avaliar do ponto de vista numéricocomputacional o comportamento de modelo matemático para material tixotrópico, que possui dois tipos de microestruturas distintas representadas por seus respectivos parâmetros estruturais, os quais definem o nível de estruturação do fluido. Além disso, a construção teórica das equações representativas do modelo é baseada na consideração relevante de que o módulo de cisalhamento e a viscosidade aparente são propriedades dependentes do tempo e do nível de estruturação da amostra do fluido tixotrópico. A verificação teórico-numérica do modelo foi feita através de código implementado na plataforma MATLAB, onde simulações numéricas e ajustes baseados em testes reológicos foram realizados. A equação constitutiva derivada do modelo de Jeffrey modificado, e a equação da evolução estrutural fundamentada em dois fenômenos que ocorrem concomitantemente no material, a desestruturação e a reestruturação microestrutural, mostraram-se eficazes na simulação do comportamento de 3 tipos diferentes de materiais tixotrópicos reais submetidos à cargas de cisalhamento.
Abstract: The application of thixotropic fluids in several industrial sectors such as chemical, food and petroleum are examples of the motivation to seek the understanding of thixotropic fluid behavior. Two equations are usually used to describe a thixotropic system, a state or constitutive equation, and an equation for its microstructural evolution. The main objective of this work is to evaluate numerically and computationally the behavior of a mathematical model for thixotropic material, which has two different types of microstructures represented by their respective structural parameters, which define the level of structure of the fluid. In addition, the theoretical construction of the equations representative of the model is based on the relevant consideration that the shear modulus and apparent viscosity are properties dependent on the time and structuring level of the thixotropic fluid sample. The theoretical-numerical verification of the model was done through code implemented in the MATLAB platform, where numerical simulations and adjustments based on rheological tests were performed. The constitutive equation derived from the modified Jeffrey model, and the equation of structural evolution based on two phenomena that occur concomitantly in the material, destruction and microstructural reconstruction, have proved effective in simulating the behavior of 3 different types of real thixotropic materials submitted to shear loads.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9595
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