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http://hdl.handle.net/11422/25470| Type: | Trabalho de conclusão de graduação |
| Title: | Investigação de diferentes estratégias de simulações numéricas de ciclones com fluidodinâmica computacional |
| Author(s)/Inventor(s): | Macedo, Ramyro Monnerat |
| Advisor: | Klein, Tânia Suaiden |
| Co-advisor: | Silva, Sarah Suelen Simões |
| Abstract: | Neste trabalho, a predição da eficiência de coleta de dois ciclones distintos (α e β) foi avaliada com fluidodinâmica computacional. Para modelagem do campo monofásico, dois modelos de turbulência foram usados, o modelo k-ε padrão com correção de curvatura (kε- CC) e o modelo de tensões de Reynolds (RSM - Reynolds Stress Model) de Gibson e Launder. O kε-CC é um modelo de duas equações com adição de uma correção de curvatura, e é caracterizado por ser menos exigente computacionalmente, por outro lado o modelo RSM, é um modelo de fechamento completo, com uma equação de transporte para cada componente independente do tensor de Reynolds. Para avaliar o desempenho de cada modelo de turbulência, foram realizadas simulações transientes com passo de tempo de 10-4 segundos, e foi feita a comparação das velocidades tangenciais médias encontradas nas simulações com dados experimentais. No cálculo da eficiência, a abordagem lagrangeana foi utilizada com os métodos de acoplamento one-way e two-way. Para o cálculo da trajetória das partículas, com diâmetro variando entre 0,25 µm e 4,00 µm, o esquema de integração utilizado foi o Runge-Kutta (RK) de 4ª ordem, com e sem a aplicação do modelo estocástico de dispersão turbulenta, DRW (Discrete Random Walking). Todas as simulações foram realizadas usando o software comercial Ansys Fluent, trademark 2023 R1. Após a análise dos resultados, foi observado que, para obtenção do campo monofásico, ambos modelos de turbulência, kε-CC e RSM, forneceram bons resultados, com perfis de velocidade tangencial média próximos aos experimentais. Em relação à queda de pressão, para o ciclone α, o modelo RSM apresentou um erro de 19% e o modelo kε-CC um erro de 32%. No ciclone β o modelo RSM apresentou um erro de 52% e o modelo kε-CC um erro de 82%. Na abordagem lagrangeana, para as simulações com concentração volumétrica de sólidos menor que 1,25x10-6, o acoplamento two-way mostrou-se pouco efetivo em melhorar os resultados obtidos para a curva de eficiência, com desvios pequenos de eficiências granulométricas, quando comparados com os resultados obtidos com o acoplamento one-way. Além disso, as simulações com acoplamento two-way não alteraram os perfis de velocidade tangencial média. No entanto, no caso simulado com a concentração de sólidos na entrada maior, apesar de também não ter alterado o perfil de velocidade, o uso do acoplamento two-way, com modelo de turbulência kε-CC, forneceu uma curva de eficiência com menores desvios em relação à referência experimental, e com o modelo RSM obteve um resultado distante do experimental, possivelmente não convergido. Com relação ao uso do modelo de dispersão turbulenta DRW, sua utilização foi efetiva em melhorar a curva de eficiência dos ciclones, independentemente da escolha do modelo de turbulência escolhido para modelar o campo monofásico. De modo geral, entre os dois modelos de turbulência avaliados, o que obteve resultados mais acurados para a curva de eficiência foi o modelo RSM. Nessa simulação, o erro do diâmetro de corte foi de 2,16% no ciclone α e 15,71% no ciclone β. Com o modelo kε-CC o erro foi de 6,02% no ciclone α e de 29,66% no ciclone β. |
| Keywords: | Ciclones Fluidodinâmica computacional CFD |
| Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA |
| Production unit: | Escola de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 18-Dec-2023 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | MACEDO, Ramyro Monnerat. Investigação de diferentes estratégias de simulações numéricas de ciclones com fluidodinâmica computacional. 2023. 63 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023. |
| Appears in Collections: | Engenharia Química |
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