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Tipo: TCC
Título: Física do escoamento multifásico: uma abordagem computacional utilizando o software OpenFOAM
Autor(es): Silva, Paulo Victor Soares e
Orientador: Costa Filho, Raimundo Nogueira da
Palavras-chave: Software OpenFOAM;Escoamento multifásico;Volumes finitos;Dinâmica dos fluidos computacional
Data do documento: 2014
Citação: SILVA, P. V. S. Física do escoamento multifásico: uma abordagem computacional utilizando o software OpenFOAM. 2014. 81 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Resumo: O escoamento multifásico é de grande importância na investigação e no entendimento de uma grande série de fenômenos naturais e aplicações de engenharia. Processos tais como difusão gasosa em um meio, transporte de fármacos em vias aéreas ou sanguíneas e de combustão interna em motores são exemplos deste tipo de escoamento. Dada a natureza das equações envolvidas, a abordagem puramente analítica de problemas multifásicos enfrenta grande dificuldade em obter soluções satisfatórias. Sendo assim, é necessário fazer uso de estudos experimentais e computacionais para elucidar a dinâmica de tais processos. A Dinâmica dos Fluidos Computacional, ou no inglês, Computational Fluid Dynamics (CFD), se propõe a esclarecer escoamentos de tal complexidade. A simulação numérica de escoamento multifásico, fazendo uso do software livre OpenFOAM®, é o objeto de estudo nesse trabalho. Através dos métodos de Volumes Finitos e Volume de Fluido, determinou-se a superfície livre durante um escoamento envolvendo dois fluidos newtonianos (água e ar) bem como a distribuição dos campos de pressão e velocidade. Inicialmente, num caso bidimensional e em seguida um caso onde o escoamento se desenvolve em três dimensões. A fidelidade física obtida na determinação das propriedades de interesse evidencia a grande capacidade do software na solução de problemas de transporte. Contudo, a ausência de um modelo de turbulência para melhor determinar a interação entre as fases compromete em parte os resultados obtidos.
Abstract: The multiphase flow has a great importance in research and understanding of a wide range of natural phenomena and engineering applications. Processes such as gas diffusion in a medium, drug transport in air or blood pathways and internal combustion engines are just a few examples of this type of flow. Given the nature of the involved equations, the analytical approach of multiphase problems faces great difficulty in obtaining satisfactory solutions. Thus, it is necessary to make use of computational and experimental studies to elucidate the dynamics of these processes. The Computational Fluid Dynamics aims to clarify the flow of such complexity. The numerical simulation of multiphase flow, making use of free software OpenFOAM®, is the main goal of this work. By the methods of finite volume and fluid volume, the free surface for a flow involving two Newtonian fluids (water and air) was determined as well as the distribution of pressure and velocity fields. Initially, a two-dimensional case is solved and then a case where the flow develops in three dimensions. The physical fidelity obtained in determining the properties of interest shows the great ability of the software to solve transportation problems. However, the absence of a turbulence model to better determine the interaction between the phases compromises the results obtained.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31701
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