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http://hdl.handle.net/11422/22092| Type: | Dissertação |
| Title: | Simulação numérica tridimensional de uma bomba MHD de corrente alternada |
| Author(s)/Inventor(s): | Campos, Matheus de Abreu Monteiro |
| Advisor: | Colaço, Marcelo José |
| Co-advisor: | Verissimo, Gabriel Lisbôa |
| Abstract: | Neste trabalho é realizada a simulação numérica tridimensional de uma bomba magnetohidrodinâmica (MHD) de corrente alternada. O principal objetivo do trabalho é avaliar as implicações de se utilizar correntes desta natureza sobre o escoamento e compará-los com um caso de corrente contínua no qual a força de Lorentz média exercida pela bomba seja equivalente. Para isso, é feita a modelagem do problema e sua implementação computacional. O modelo implementado é validado usando dados experimentais obtidos na literatura. Na etapa de validação alguns modelos de turbulência são avaliados e o que mais se adequa ao problema com corrente alternada é escolhido. Um conjunto de grupos adimensionais é levantado a fim de auxiliar a análise do problema de corrente alternada e a partir da análise deles se realizam simplificações no modelo. Por fim, uma faixa de frequência de 1 a 50 Hz é simulada. Os resultados demonstram que a partir de cerca de 10 Hz há uma concordância entre o perfil de velocidade para casos DC e AC equivalentes, porém para frequências mais baixas alguma periodicidade é observada. O aquecimento devido ao efeito Joule é mais significativo para a configuração AC, podendo ser crítico à operação da bomba. Outras grandezas como densidade de corrente e pressão também são avaliadas. |
| Abstract: | In this work, the numerical simulation of a three-dimensional magnetohydrodynamic (MHD) pump of alternating current is made. The goal of this work is to evaluate the implications caused by the alternating current over the fluid flow and compare them with a direct current case, in which the average Lorentz force exerted by the pump is equivalent. A model for the problem is presented and computationally implemented. The computational model is validated using experimental data available in the literature. During the validation step some turbulence models are evaluated and the most suitable for the alternating current problem is selected. A group of dimensionless numbers is raised in order to improve the problem analysis and justify some simplifications done in the model. At last, a range of frequency from 1 Hz to 50 Hz is simulated. Results show that around 10 Hz there is a high concordance between velocity profiles for DC and AC equivalent cases, while for other frequencies some periodicity is observed. Heating produced by Joule effect is higher for the AC pump and may be critic for its operation. Other quantities as current density and pressure are also evaluated. |
| Keywords: | Magnetohidrodinâmica Bombas MHD Simulação computacional |
| Subject CNPq: | Engenharia Mecânica |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | Sep-2020 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Engenharia Mecânica |
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