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http://hdl.handle.net/11422/25898
| Type: | Dissertação |
| Title: | Particle-laden multiphase flows : a finite element analysis on biofuel particle emissions |
| Author(s)/Inventor(s): | Souza, João Paulo Innocente de |
| Advisor: | Anjos, Gustavo Rabello dos |
| Abstract: | O escoamento multifásico carregado de partículas é um importante assunto de estudo em mecânica dos fluidos, especialmente na indústria de óleo e gás. Neste trabalho, a emissão de partículas pelo consumo do biocombustível é analisada e simulada, a fim de se obter os principais efeitos desse transporte até a atmosfera, que podem causar danos ao meio ambiente e à saúde. A fase contínua é simulada numericamente diretamente através das equações de Navier-Stokes, cujos resultados estão em total concordância com os apresentados na literatura. Quanto à dispersão sólida, é feita uma análise de Euler-Lagrange, que permite um melhor entendimento da trajetória de cada partícula. Um simulador numérico é construído por meio do Método de Elementos Finitos (FEM) e os resultados são obtidos para diferentes geometrias encontradas em sistemas de biocombustíveis. Todos os resultados e comparações são apresentados e discutidos ao longo deste documento. Para simular e comparar mecanismos de filtragem de particulados na exaustão de motores diesel, é utilizado o DPF (Filtro de Partículas Diesel) com dados referentes ao diesel e biodiesel, sendo possível fazer uma comparação nas emissões de partículas poluentes, sendo este último mais vantajoso devido à menor taxa de emissão, conforme mostrado na simulação deste texto. Variações da geometria também são avaliadas em relação à eficiência de filtragem. |
| Abstract: | Particle-laden multiphase flow is an important subject of study in fluid mechanics, especially in the oil and gas industry. In this work, the particle emission from biofuel consumption is analyzed and simulated, in order to obtain the main effects of such transportation into the atmosphere, that may cause environmental and health damages. The continuous phase is numerically simulated directly through the Navier-Stokes equations, for which the results are in complete accordance to the ones presented in the literature. As for the solid dispersion, an Euler-Lagrange analysis is made, which provides a better understanding of each particle trajectory. A numerical simulator is built by means of the Finite Element Method (FEM) and the results are obtained for different geometries found in biofuel systems. All the results and comparisons are shown and discussed throughout this document. In order to simulate and compare particulate filtering mechanisms in the exhaustion of diesel engines, the DPF (Diesel Particle Filter) is used with data referring to diesel and biodiesel, being possible to make a comparison in particulate emissions pollutants, the latter being more advantageous due to the lower emission rate, as shown in the simulation in this text. Geometry variations are also evaluated regarding filtration efficiency. |
| Keywords: | Biocombustível Partículas FEA Biofuel Particles |
| Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE |
| 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: | Dec-2021 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | SOUZA, João Paulo Innocente de. Particle-laden multiphase flows: a finite element analysis on biofuel particle emissions. 2021. 106 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Engenharia Mecânica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
| Appears in Collections: | Engenharia Mecânica |
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