| dc.contributor | Lage, Paulo Laranjeira da Cunha | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/5576851640501227 | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/7084029375140747 | |
| dc.contributor | Silva, Luiz Fernando Lopes Rodrigues | |
| dc.contributor | Secchi, Argimiro Resende | |
| dc.contributor | Naccache, Mônica Feijó | |
| dc.contributor | Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo | |
| dc.contributor | Campos, Flávio Barboza | |
| dc.creator | Ferreira, Gabriel Gonçalves da Silva. | |
| dc.date | 2020-07-20T12:24:59Z | |
| dc.date | 2023-09-27T03:00:20Z | |
| dc.date | 2018-02 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-27T13:40:42Z | |
| dc.date.available | 2023-09-27T13:40:42Z | |
| dc.identifier | http://hdl.handle.net/11422/12794 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8911657 | |
| dc.description | Hydrates are responsible for several operational issues during off-shore oil production. These solid compounds are formed by water and nonpolar molecules under high pressure and low temperature conditions. This work aims on the development of a computational code for the simulation of hydrate formation in oildominated multiphase flows using the open-source computational fluid dynamics software OpenFOAM®. The Eulerian multi-fluid model was applied to a system composed of a continuous oil phase with dispersed gas bubbles and a polydispersed population of water droplets that are converted into hydrate particles. Then, a trivariate population balance model is developed to describe the droplet/particle population, based on the particle volume, hydrate mass and energy as internal variables. It was observed the effect of the water and gas phase fractions in the increase of the pressure drop due to hydrate formation, that varied between 1.8% e 170%. Besides that, several enhancements in the numerical methods used for the solution of the model equations were performed. We proposed enhancements to the DQST (Direct Quadrature Spanning Tree), a method for the solution of the population balance equation, including new initialization, numerical integration and smoothing methodologies, which reduced the second order moment errors by several orders of magnitude when compared to the original DQST formulation. We also developed a simultaneous and implicitly coupled method for the solution of the pressure and velocity fields in the Eulerian multi-fluid model, which is capable to solve problems where the inter-phase momentum coupling is strong, with a reduction in the computational cost of up to 30% when compared to the segregated solution. | |
| dc.description | A formação de hidratos é responsável por diversos problemas operacionais na produção off-shore de petróleo. Estes compostos são formados a partir de água e moléculas apolares em condições de altas pressões e baixas temperaturas. Nesse trabalho foi desenvolvido um código computacional para a simulação da formação de hidratos em escoamentos multifásicos óleo-dominantes usando o pacote de fluidodinâmica computacional de código livre OpenFOAM®. A modelagem Euleriana multi-fluido foi aplicada a um sistema composto por uma fase óleo contínua com bolhas de gás dispersas e uma população polidispersa de gotas de água, que são convertidas em partículas de hidrato. Um modelo de balanço populacional trivariado foi desenvolvido para descrever a população de gotas/partículas, utilizando como variáveis internas o volume, a massa de hidrato e a energia da partícula. Foi observada a influência das frações de água e gás no aumento da perda de carga devido a formação de hidratos, com aumentos entre 1,8% e 170%. Além disso, foram desenvolvidas metodologias numéricas para a solução das equações que compõe o modelo. Foram propostas modificações ao método DQST (Direct Quadrature Spanning Tree), um método numérico para a solução da equação de balanço populacional, sendo desenvolvidas metodologias de inicialização, integração temporal e de suavização, reduzindo os erros no momento de segunda ordem em várias ordens de grandeza, quando comparado à formulação original. Além disso, foi desenvolvido um método de solução simultânea e implicitamente acoplada da pressão e das velocidades das fases na modelagem Euleriana multi-fluido, capaz de resolver problemas em que o acoplamento da quantidade de movimento entre as fases é forte, e com uma redução no custo computacional de até 30% quando comparado à solução segregada. | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Rio de Janeiro | |
| dc.publisher | Brasil | |
| dc.publisher | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia | |
| dc.publisher | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | |
| dc.publisher | UFRJ | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Hidratos | |
| dc.subject | Fluidodinâmica computacional | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS | |
| dc.title | Desenvolvimento de metodologias para simulação de escoamentos multifásicos com formação de hidratos | |
| dc.type | Tese | |
