Modelagem matemática e simulação numérica do escoamento com turbilhonamento em tocha de plasma térmico

Abstract

Este artigo objetiva apresentar um modelo matemático para simulação numérica do escoamento com turbilhonamento (swirl) em tochas de plasma térmico de arco não - transferido que op eram em corrente contínua, assim como alguns resultados obtidos com as simulações iniciais. O modelo magneto - hidrodinâmico (modelo MHD) bidimensional permite simular a interação entre o escoamento e o arco elétrico usando uma configuração axissimétrica e a brange as seguintes regiões: entrada do gás; interior da tocha; jato de plasma livre no ambiente. O modelo foi implementado num código numérico baseado no Método dos Volumes Finit o s para a solução numérica das equações governantes. Para os estudos iniciais foram simulados casos com diferentes condições operacionais (vazão de gás; intensidade de turbilhonamento). A fim de verificar a qualidade do modelo, alguns resultados foram comparados com a literatura e apresentaram boa concordância. Os perfis de tempera tura e de velocidade obtidos para a região do arco e para o jato de plasma resultante permitiram o estudo do comportamento do escoamento na tocha de plasma em diferentes condições. Conclui - se que o modelo desenvolvido é apto à realização de investigações n uméricas do escoamento em tochas de plasma e dos efeitos do turbilhonamento na interação arco/escoamento.