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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/60760| Tipo: | TCC |
| Título: | Estudo do fluxo de Stokes em uma célula unitária bidimensional |
| Autor(es): | Cavalcante, Igor Pereira |
| Orientador: | Araújo, Ascânio Dias de |
| Palavras-chave: | Fluxo de Stokes;Célula Unitária;Fluidodinâmica;Filtração de leito profundo;Número de Stokes |
| Data do documento: | 2021 |
| Citação: | CAVALCANTE, Igor Pereira. Estudo do fluxo de Stokes em uma célula unitária bidimensional. 2021. 39 f. Monografia (Bacharelado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021. |
| Resumo: | Neste trabalho, investigamos o comportamento de um sistema de filtragem denominado deep bed filtration ou filtragem de leito profundo. Este método de filtragem tem como princípio básico remover pequenas partículas de um fluido por meio de um processo de captura das partículas. Por meio de simulações numéricas, estudamos a eficiência do processo de captura de partículas transportadas por um fluido. O sistema consiste de uma célula unitária com um obstáculo circular de diâmetro D localizado no centro da célula. Por meio da solução analítica do escoamento de um fluido nas vizinhanças deste obstáculo, obtida por Kubawara (MARSHALL et al., 1994), investigamos a trajetória de uma partícula sob a influência do escoamento do fluido (arraste) e de um campo externo. Analisamos dois campos externo, um campo uniforme (gravitacional) e um campo gerado por um dipolo elétrico. Variando a inércia da partícula, por meio do parâmetro adimensional denominado número de Stokes, analisamos a eficiência de captura em várias circunstâncias de lançamento da partícula no interior da célula unitária. Inicialmente, consideramos o caso do escoamento na presença de um campo externo uniforme, identificamos a presença de um Stokes crítico diferente de zero para a captura da partícula, apenas no regime de campo externo igual a zero. No caso de um campo externo gerado por um dipolo elétrico, que depende essencialmente da posição da partícula, o sistema apresenta um valor para o Stokes crítico diferente de zero, mesmo da condição de campo externo diferente de zero. Várias análises são conduzidas para este sistema considerando diferentes intensidade para o valor do campo externo e considerando também o efeito da porosidade do sistema, que muda com o tamanho do obstáculo no interior da célula unitária. |
| Abstract: | In this work, we investigate the behavior of a filtration system called deep bed filtration. This filtration method has as its basic principle the removal of small particles from a fluid through a capture process. Through numerical simulations we study the efficiency of the process of capturing particles transported by a fluid. The system consists of a unit cell with a circular obstacle of diameter D located in the center of the cell. Through the analytical solution of the flow of a fluid in the vicinity of this obstacle, obtained by Kubawara (MARSHALL et al., 1994), we investigate the trajectory of a particle under the influence of the fluid flow (drag) and an external field. We analyze two external fields, a uniform (gravitational) field and a field generated by an electric dipole. By varying the particle’s inertia, through the dimensionless parameter called Stokes number, we analyzed the capture efficiency in various circumstances of launching the particle inside the unit cell. Initially, we consider the case of the flow in the presence of a uniform external field, we identify the presence of a non-zero critical Stokes for particle capture, only in the zero external field regime. In the case of an external field generated by an electric dipole, which essentially depends on the position of the particle, the system presents a non-zero value for the critical Stokes, even in the non-zero external field condition. Several analyzes are conducted for this system considering different intensity for the external field value and also considering the effect of the system’s porosity, which changes with the size of the obstacle inside the unit cell. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60760 |
| Aparece nas coleções: | FÍSICA-BACHARELADO - Monografias |
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