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Type: Dissertação
Title: Um estudo sobre o escoamento de um fluido newtoniano e não newtoniano através de estruturas desordenadas
Authors: Gomes, Pedro Félix Lopes
Advisor: Araújo, Ascânio Dias
Co-advisor: Souza, Michael Ferreira de
Keywords: Escoamento de fluidos;Materiais porosos;Número de Reynolds;Fluidos newtonianos;Fluidos não newtonianos;Fluid Flow;Porous media;Reynolds number;Newtonian fluids;Non-newtonian fluids
Issue Date: 2021
Citation: GOMES, Pedro Félix Lopes. Um estudo sobre o escoamento de um fluido newtoniano e não newtoniano através de estruturas desordenadas. 2021. 68 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem e Métodos Quantitativos) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021
Abstract in Brazilian Portuguese: O escoamento de fluidos em meios porosos é um tema de intensa pesquisa devido à sua importante aplicação tecnológica em diversos processos, tais como; filtragem, dispersão de poluentes, extração de óleo/gás e catálises. Entender como o espaço de poros no interior do meio poroso define a forma como os fluxos se distribuem durante o escoamento é fundamental para um entendimento dos processos ocorrendo no interior dessas estruturas. Estudos experimentais atestam que, dependendo da escala dos poros e da complexidade das redes de poros, padrões bastante heterogêneos podem emergir. A complexidade das redes de poro que compõem a matriz porosa, sejam elas ordenadas ou desordenadas, influenciam sobremaneira na forma como os fluxos se estabelecem no interior do meio poroso. Neste trabalho, propomos um estudo acerca da distribuição de fluxos no interior do meio poroso desordenado considerando dois regimes para o escoamento: baixo e alto número de Reynolds. O meio poroso desordenado é construído por meio da alocação aleatória de obstáculos circulares em uma caixa retangular até atingir uma porosidade (espaços vazios) desejada. Considerando esse meio poroso desordenado bidimensional, realizamos uma série de experimentos computacionais sobre o escoamento de um fluido Newtoniano assumindo diferentes números de Reynolds para o regime de escoamento. Analisamos como a distribuição de fluxos no interior do meio se altera em função do Reynolds para diferentes porosidades. Além disso, investigamos qual o efeito quando o fluido considerado é do tipo Não Newtoniano.
Abstract: Fluid flow in porous media is a subject of intense research due to its important technological application in several processes, such as; filtration, pollutant dispersion, oil / gas extraction and catalysis. Understanding how the pore space inside the porous medium defines the way the flows are distributed during the flow is fundamental for an understanding of the processes occurring inside these structures. Experimental studies attest that, depending on the scale of the pores and the complexity of the pore networks, very heterogeneous patterns can emerge. The complexity of the pore networks that make up the porous matrix, whether ordered or disordered, greatly influences the way the flows are established within the porous environment. In this work, we propose a study on the distribution of flows within the disordered porous medium considering two flow regimes: low and high Reynolds number. The disordered porous medium is constructed by randomly allocating circular obstacles in a rectangular box until the desired porosity (empty spaces) is reached. Considering this disordered two-dimensional porous medium, we performed a series of computational experiments on the flow of a Newtonian fluid assuming different Reynolds numbers for the flow regime. We analyzed how the distribution of flows within the medium changes as a function of Reynolds for different porosities. In addition, we investigate what the effect is when the fluid considered is of the Non-Newtonian type.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59753
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