dc.contributor | Souza, Francisco José de | |
dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4703183Y4 | |
dc.contributor | Silveira Neto, Aristeu da | |
dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=null | |
dc.contributor | Martignoni, Waldir Pedro | |
dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4707660P9 | |
dc.creator | Duarte, Carlos Antonio Ribeiro | |
dc.date | 2016-06-22T18:41:00Z | |
dc.date | 2015-12-02 | |
dc.date | 2016-06-22T18:41:00Z | |
dc.date | 2015-03-27 | |
dc.date.accessioned | 2023-09-28T20:53:29Z | |
dc.date.available | 2023-09-28T20:53:29Z | |
dc.identifier | DUARTE, Carlos Antonio Ribeiro. Numerical investigation of the erosion reduction in elbows promoted by a vortex chamber. 2015. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2015.216 | |
dc.identifier | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14986 | |
dc.identifier | https://doi.org/10.14393/ufu.di.2015.216 | |
dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9060243 | |
dc.description | O desgaste erosivo é geralmente um fator decisivo na ruptura de gasodutos. Muitos processos
industriais que necessitam transportar partículas erosivas estão diretamente expostos a
problemas de vazamento ou de contaminação. Como resultado, custos desnecessários
são usados em operações de manutenção. Essa preocupação industrial é responsável por
motivar os pesquisadores a desenvolver ferramentas de análise que possam quantificar com
precisão o problema da erosão. Devido a esse fato, para validar o modelo de CFD, os
resultados numéricos para o cotovelo padrão são comparados com dados experimentais.
Depois disso, uma câmara de vórtice foi adicionada ao cotovelo padrão, mantendo as
mesmas características geométricas (e.g., diâmetro e raio de curvatura), bem como os
parâmetros de simulação (e.g., velocidade inicial, densidade, viscosidade, etc.). Com base
em simulações com quatro vias de acoplamento do escoamento gás-sólido em ambas
geometrias, a comparação entre os resultados de cotovelo padrão e do cotovelo com
câmara de vórtice foi realizada e uma análise detalhada da influência da carga mássica no
escoamento e na taxa de penetração foi obtida. O presente trabalho utilizou o código de
volumes finitos UNSCYFL3D, que resolve o escoamento de gás usando a abordagem de
Euler-Lagrange totalmente acoplada. O modelo k-epsilon duas camadas foi usado para
modelar os efeitos de turbulência. Curiosamente, os resultados mostram que a taxa de
penetração no cotovelo com câmara de vórtice não reduz exponencialmente com o aumento
da carga mássica, contradizendo o comportamento observado no cotovelo padrão. Outra
descoberta importante é que a adição da câmara de vórtice mostra significativamente a
eficiência do efeito de amortecimento. Comparando-se o pico da taxa de penetração em
ambos os modelos de cotovelo para uma carga mássica de 1.0, a redução foi cerca de 93 %
quando a câmara de vórtice está presente. Com base em análises numéricas do escoamento
de gás-sólido acoplado, o mecanismo físico do efeito de amortecimento é proposto. | |
dc.description | Mestre em Engenharia Mecânica | |
dc.description | Erosive wear is usually a decisive factor for failure of pipelines plants. Many industrial
processes which require conveying of erosive particles are directly exposed to problems
of leakage or contamination. As a result, unnecessary costs are needed by maintenance
operations. This industrial concern is responsible for leading researchers to develop analysis
tools which can precisely quantify the problem of erosion. Due to this fact, to validate the
CFD model, numerical results for the standard elbow are compared to the experimental
data. After that, a vortex chamber was added to the standard elbow, preserving the same
geometry characteristics (e.g., diameter and curvature radius) as well as the simulation
parameters (e.g., initial velocity, density, viscosity, etc.). Based on four-way-coupled
simulations of the gas-solid flow in both geometries, the comparison between the standard
and vortex-chamber elbow results was performed and a detailed analysis of the mass loading
influence on the flow and on the penetration rate was reached. The present work used the
finite-volume, unstructured code UNSCYFL3D, which solves the gas flow using the fully
coupled Euler-Lagrange approach. The two-layer k-epsilon was used to model turbulence
effects. Interestingly, the results show that the penetration ratio in the vortex-chamber
elbow does not exponentially reduces with the increase of the mass loading, distinguishing
from the behavior observed in standard elbow. Another important finding is that the
addition of the vortex chamber significantly shows the efficiency of the cushioning effect.
Comparing the peak of penetration ratio in both elbow designs for a mass loading of 1.0,
the reduction was around 93% when the vortex chamber is present. Therewith, based on
numerical analyses of the coupled gas-solid flow the physical mechanism for the cushioning
effect is proposed. | |
dc.format | application/pdf | |
dc.format | application/pdf | |
dc.language | eng | |
dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | |
dc.publisher | BR | |
dc.publisher | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica | |
dc.publisher | Engenharias | |
dc.publisher | UFU | |
dc.rights | Acesso Aberto | |
dc.subject | Elbow erosion | |
dc.subject | Vortex-chamber elbow erosion | |
dc.subject | Mass loading | |
dc.subject | Four-way
coupling | |
dc.subject | Inter-particle collisions | |
dc.subject | Cushioning effect | |
dc.subject | Erosão em cotovelos | |
dc.subject | Erosão em cotovelos com câmara de vórtice | |
dc.subject | Carga mássica | |
dc.subject | Quatro-vias de acoplamento | |
dc.subject | Colisões entre partículas | |
dc.subject | Efeito de amortecimento | |
dc.subject | Desgaste mecânico | |
dc.subject | Lagrange,
Funções de | |
dc.subject | Amortecimento (Mecânica) | |
dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | |
dc.title | Numerical investigation of the erosion reduction in elbows promoted by a vortex chamber | |
dc.type | Dissertação | |