Simulações numéricas em dutos obstruídos para análise da influência da turbulência em padrões de fluxo

Abstract

A partir de estudos sobre Dinâmica dos Fluidos e simulações computacionais realizadas com OpenFOAM (plataforma computacional para solução numérica das equações de Navier-Stokes), esta pesquisa tem como objetivo principal estudar escoamentos internos turbulentos, encontrando ferramentas que relatem padrões de turbulência e vorticidade. A ideia central é utilizar a matemática, a computação e a física para investigar e avaliar características da turbulência induzida por obstruções em escoamentos confinados. O modelo é baseado em uma estrutura tipo pipeline parcialmente obstruído na entrada. Os resultados foram avaliados através de correlação cruzada e pelos cálculos dos momentos das distribuições de velocidades. Acredita-se que o entendimento dessa categoria de sistemas complexos trará grandes contribuições para a área acadêmica evidenciando um grande potencial de aplicação na área de tecnologias industriais, como por exemplo, na indústria de petróleo e gás, bem como no transporte de fluidos em dutos.

ABSTRACT:

Based on studies on Fluid Dynamics and computational simulations performed with OpenFOAM (computational platform for numerical solution of the Navier-Stokes equations), this research has as main objective to study turbulent internal flows, finding tools that report patterns of turbulence and vorticity . The central idea is to use mathematics, computation, and physics to investigate and evaluate features of obstruction-induced turbulence in confined flow. The model is based on a pipeline-type structure partially obstructed at the entrance. The results were evaluated through cross-correlation and the moment calculations of velocity distributions. It is believed that the understanding of this category of complex systems will bring great contributions to the academic area showing a great potential of application in the area of industrial technologies, such as in the oil and gas industry, and also for fluid transport in ducts.