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Type: Dissertação
Title: Fluidodinâmica computacional da descarga marinha de Solução hipersalina
Title in English: Computational fluid dynamics of the marine discharge of Hypersaline Solution
Authors: Ximenes, Levi de Brito
Advisor: Lima Neto, Iran Eduardo
Co-advisor: Pereira, Silvano Porto
Keywords: Salmoura;Visual Plumes;FLUENT;Dessalinização da água;Água residuária;Modelos matemáticos
Issue Date: 2021
Citation: XIMENES, Levi de Brito. Fluidodinâmica computacional da descarga marinha de Solução hipersalina.2021. 76f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Fortaleza, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: A crescente demanda de água potável no planeta gera a necessidade do desenvolvimento de tecnologias capazes de converter água impróprias para consumo, como a água do mar, em água adequada ao abastecimento. A dessalinização é uma dessas tecnologias. Visando uma alternativa ao abastecimento público, a Companhia de Água e Esgoto do Estado do Ceará (CAGECE) lançou edital para implantação de uma planta de dessalinização. Com o processo de dessalinização é gerado como rejeito uma solução hipersalina, que é despejada no mar através de difusores. Pela diferença de densidade entre os fluidos, o escoamento se divide em duas regiões: jato ascendente, com grande quantidade de movimento; e fonte descendente, onde o fluxo é governado pelo empuxo negativo. Dada a escassez de simulações numéricas para a descarga e dispersão de soluções hipersalinas a presente pesquisa apresenta uma modelagem da dinâmica dos fluidos computacional (Computational Fluid Dynamics - CFD) de jatos e fontes, através do software FLUENT, com foco nas condições de projeto apresentadas para a planta de dessalinização de Fortaleza. O modelo foi comparado aos dados disponíveis na literatura e em seguida simulado para as características da planta de dessalinização da CAGECE, considerando um único difusor em ambiente estagnado. Além disso, os resultados foram comparados aos obtidos através de simulações com o software integral VISUAL PLUMES para diferentes ângulos de descarga (30°, 45°, 60° e 90°). Os resultados apresentaram boa concordância com os trabalhos publicados, gerando a equação Zm/r0 = 1,71(Fr), capaz de predizer a altura alcançada por jatos/fontes (Zm), dados o raio do difusor (r0) e o número de Froude (Fr). As simulações do tipo CFD foram semelhantes às obtidas com o VISUAL PLUMES.
Abstract: The growing demand for drinking water on the planet generates the need for the development of technologies capable of converting water unsuitable for distribution, such as sea water, into water suitable for supply. Desalination is one of these technologies. Aiming an alternative to the public supply, the Water and Sewage Company of the State of Ceará (CAGECE) launched a public notice for the implementation of a desalination plant. With the desalination process, a hypersaline solution is generated as waste, which is dumped into the sea through diffusers. Due to the density difference between the fluids, the outflow is divided into two regions: ascending jet, with large momentum; and descending fountain, where the flow is governed by the negative buoyancy. Given the scarcity of numerical simulations for the discharge and dispersion of hypersaline solutions, this research presents a computational fluid dynamics (CFD) modeling of jets and fountains, through the FLUENT software, focusing on the project conditions presented for the desalination plant in Fortaleza. The model was compared to the data available in the literature and then simulated for the characteristics of the CAGECE desalination plant, considering a single diffusor in stagnant environment. In addition, the results were compared to those obtained through simulations with the integral VISUAL PLUMES software for different discharge angles (30°, 45°, 60° and 90°). The results showed good agreement with published works, generating the equation Zm/r0 = 1.71(Fr), which is able to predict the height reached by the jets/fountains (Zm), informing the diffuser radius (r0) and the Froude number (Fr) The CFD simulations were similar to those obtained with VISUAL PLUMES.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56974
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