Tese: Investigação Numérico-Experimental de Escoamentos Poliméricos em Presença de uma Obstrução Localizada
Aluno(a) : Roberto Guimarães PereiraOrientador(a): Maurício Frota e Washington Braga
Área de Concentração: Termociências
Data: 29/06/1992
Resumo: O presente trabalho refere-se a uma investigação de caráter numérico-experimental referente ao escoamento polimérico confinado de sistemas fluido-partícula. Foi realizado um detalhado estudo para verificar a influência imposta por uma obstrução localizada no escoamento. No contexto do que se define por “efeitos adicionais” – influência unicamente devido à obstrução importa - , foi investigada a influência da natureza reológica do fluido, do regime hidrodinâmico do escoamento e das razões de aspecto a/Ro (razío entre o raio da partícula e o raio do duto) e i/Ro (razío entre o comprimento da partícula e o raio do duto), nos adimensionais Cd (coeficiente de arrasto), D P+ A/D (razío entre a força de pressío adicional e a força de arrasto atuante sobre a partícula) e Fv+ /D (razío entre a força adicional na parede do duto e a força de arrasto sobre a partícula). A obstrução ao escoamento é materializada pela introdução de uma partícula (cilíndrica ou esférica) no escoamento. A simulação numérica refere-se ao caso do escoamento obstruído por um cilindro mantido estacionário ao longo do eixo de um duto de seção circular no interior do qual considera-se o escoamento de um fluido newtoniano ou nío-newtoniano do tipo puramente viscoso (pseudoplástico ou dilatante). O método numérico desenvolvido utiliza malhas nío-deslocadas e considera as equações de movimento na sua formulação divergente, discretizando-as via método das diferenças finitas. O algoritmo numérico utilizado para resolver as equações é sequencial e consiste em atualizar inicialmente o campo de pressío, via uma única iteração do método SOR para, em seguida, determinar o campo de velocidades através da solução simultânea das equações de momentum. Isto é feito pelo método TDMA, alternando-se as direções de busca na geometria computacional. A simulação numérica incorpora uma nova proposta de modelo consitutivo – no presente trabalho denominado Power-Law Desviado – para a função viscosidade e considera um total de 16 fluidos (cada um caracterizado pelo seu valor do expoente power-lar). O número de Reynolds (Rep ) variou de 0,008 a 2200 e a razío de aspecto a/Ro situou-se na faixa de 0,05 a 0,98, enquanto que a razío i/Ro variou de 0,1 a 1,0. O método experimental baseia-se no movimento de uma partícula (esfera ou cilindro) ao longo do eixo de uma coluna de seção circular contendo o fluido de trabalho newtoniano ou nío-newtoniano (dos tipos puramente viscoso e viscoelástico). Foram utilizados cinco fluidos de trabalho nos experimentos. O regime hidrodinâmico caracterizado pelo número de Reynolds variou de 0,001 a 1100, enquanto que a razío de aspecto a/Ro situou-se na faixa de 0,02 a 0,8 e a razío i/Ro variou de 0,3 a 1,5. Resultados inéditos para as razões D P+ A/D, Fv+ /D e Dd foram obtidos em função do expoente power-law do fluido, do regime hidrodinâmico do escoamento e de diferentes razões de aspecto entre partículas e duto, associados ao escoamento confinado de sistemas fluido-partícula envolvendo fluidos newtonianos e nío-newtonianos.