Simulação fluidodinâmica de um vaso agitado em OpenFOAM

Maciel, Thábata Cristina Giglio Lourenço

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/22192

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Simulação fluidodinâmica de um vaso agitado em OpenFOAM
Author(s)/Inventor(s):	Maciel, Thábata Cristina Giglio Lourenço
Advisor:	Silva, Luiz Fernando Lopes Rodrigues
Co-advisor:	Lage, Paulo Laranjeira da Cunha
Abstract:	Sistemas agitados estão presentes em grande parte das indústrias de transformação. A mistura adequada de componentes em determinada etapa contribui na prevenção de reações paralelas, regiões de alta temperatura, incrustrações e baixas taxas de reação. A simulação CFD (do inglês, Computational Fluid Dynamics) se mostra uma excelente ferramenta para um estudo aprofundado dos fenômenos de transporte presentes em tanques de mistura e, assim, avaliação da eficiência do processo. A utilização de malha móvel em uma simulação CFD substitui modelagens complexas de termos-fontes de momentum que promovem a mistura dentro de um domínio computacional. O presente trabalho se dispõe a avaliar o desempenho desta modelagem em OpenFOAM, uma biblioteca de código-livre que permite a manipulação de suas ferramentas voltadas para cálculos numéricos por volumes finitos. Da mesma forma, um estudo do gerador de malha snappyHexMesh, é apresentado como uma forma de otimização da malha tridimensional utilizada nas simulações. Os casos simulados contemplaram três tamanhos de malha, dois valores de viscosidade cinemática, três condições de contorno e ambos sentidos de rotação do impelidor. A eficiência do algoritmo utilizado foi evidenciada na convergência de simulações de mistura de um fluido altamente viscoso. Um estudo de convergência de malha destas simulações indicou baixa variação dos resultados com o refinamento dos elementos, e o tempo computacional de cada caso mostrou maior facilidade de simulação com a condição de contorno zeroGradient. Uma análise de frequência também foi realizada sobre os resultados das simulações e apontou um valor característico de 6,67 Hz, indicando uma grande influência por parte das chicanas do tanque. Resultados experimentais do trabalho de Harvey e colaboradores (1995) foram comparados aos computacionais , ajustando-se a viscosidade do fluido para representar óleo de silicone. A comparação mostra uma concordância do comportamento do campo de velocidade das simulações com os experimentos. Apesar disso, um certo amortecimento da magnitude desta variável é observado, sendo atribuído a diversos fatores, como tamanho de malha, condição de contorno, esquema de discretização e até erros experimentais devido a baixas frequências de amostragem.
Keywords:	Fenômenos de transporte Fluidodinâmica computacional CFD
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	Sep-2013
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Citation:	MACIEL, Thábata Cristina Giglio Lourenço. Simulação fluidodinâmica de um vaso agitado em OpenFOAM. 2013. 180 f. TCC (Graduação) - Curso de Química Industrial, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2013.
Appears in Collections:	Química Industrial

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
TCGLMaciel.pdf		5.21 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record Recommend this item View Statistics

Pantheon Institutional repository