Aplicação De Um Modelo De Fechamento Tensorial Para a Simulação De Problemas De Superfície Livre.

Abstract

RESUMO -Em escoamentos multifásicos a natureza física e matemática do fenômeno leva a postulação de termos de fechamento para a troca de momentum através da interface, bem como outras propriedades, e há a disposição vários modelos com este intento. Mas, diferentemente dos escoamentos dispersados, problemas de superfície livre carecem de correlações para o coeficiente de arrasto. Neste trabalho, o cálculo da força de densidade interfacial é feita dinamicamente sem o uso de qualquer correlação, modelando-se o tensor e os vetores normais à interface, e aplicando-o a problemas benchmark como quebra de barreira e instabilidade de Rayleigh-Taylor. A comparação dos resultados foi satisfatória, tanto com dados numéricos e experimentais da literatura, quanto com a abordagem padrão também empregada. Estas constatações indicam que o modelo é uma boa alternativa para problemas desta natureza, além de poder ser empregado diretamente para o cálculo do coeficiente de arrasto usando a formulação padrão. INTRODUÇÃOO aprimoramento e o desenvolvimento de novos modelos e técnicas de medição experimental em escoamentos multifásicos vêm permitindo nos últimos anos o estudo e análise de problemas multifásicos complexos. Códigos comerciais como o ANSYS CFX, ANSYS FLUENT e COMSOL, por exemplo, a cada ano apresentam novas ferramentas matemáticas e numéricas, o que tanto no meio industrial quanto acadêmico se traduzem em melhores ferramentas de pesquisa e, quando associadas a uma infraestrutura computacional adequada, em maior agilidade na análise de problemas computacionalmente proibitivos até a alguns anos dada à complexidade e tempo necessários em sua análise.Entretanto, este grande avanço depende de quão robustos e abrangentes são os modelos e métodos numéricos desenvolvidos. E o principal concerne à descrição de como as diversas fases do escoamento interagem através de sua interface. E até mesmo a localização resolução e rastreamento desta interface é um problema complexo. Os modelos de fechamento -as equações constitutivas que descrevem como a informação é transferida de uma fase a outrasão diversos e dependentes de regime e morfologia como, por exemplo: escoamentos dispersos, polidispersos, para bolhas, gotas ou partículas sólidas e superfície livre. Esta última classe define-se como duas ou mais fases, separadas por uma interface bem definida e não conexa (não fechada) como a superfície entre um rio e a atmosfera. E quando a interface Área temática: Simulação, Otimização e Controle de Processos 1