Simulação numérica de escoamentos viscoplásticos com transferência de calor através do software OpenFOAM

Numerical simulation of viscoplastic flows with heat transfer with the software OpenFOAM

dc.contributorSantos, Daniel Dall'Onder dos
dc.contributorSouza, Francisco José de
dc.contributorZinani, Flávia Schwarz Franceschini
dc.creatorMiranda, Luiz Paulo Borges
dc.date2019-08-28T20:50:27Z
dc.date2019-08-28T20:50:27Z
dc.date2019-07-12
dc.date.accessioned2023-09-28T21:21:48Z
dc.date.available2023-09-28T21:21:48Z
dc.identifierMIRANDA, L. P. B., Simulação numérica de escoamentos viscoplásticos com transferência de calor através do software OpenFOAM. 2019. 216 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.55.
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26861
dc.identifierhttp://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.55
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9068477
dc.descriptionThe main objective of this work is to develop, validate and apply an OpenFOAMr routine able to solve non-Newtonian fluid flows, adopting the generalized Newtonian model. Others software with the same characteristics are often not accessible to the majority of the scientific community, either because they are restricted to certain types of flows or because of the cost of their license. Thus, this work seeks to develop an inexpensive and versatile tool to study of this class of flows. In order to achieve this goal, the development of the code is presented and discussed, especially due to the important numerical obstacle imposed by some non-Newtonian behaviors, such as viscoplastic behavior, for example. Then, the routines were validated, comparing the results obtained in simulations of natural convection flows inside a square enclosure with the results found in the literature. The results obtained with the proposed routine presented a high correlation with the results of the literature, and thus the proposed routines were used to solve viscoplastic fluid flows inside a planar channel with an expansion followed by an abrupt contraction. The dimensionless groups that define this flow are the Reynolds number, the Pradtl number, the jump number, the plastic number, the behavior index and the viscosity plateau for high shear rates. Among these, the influence of the Reynolds number, of the plastic number, and of the behavior index were analyzed. The results were obtained in terms of the mean Nusselt number, the head loss and the displacement efficiency.
dc.descriptionCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.descriptionDissertação (Mestrado)
dc.descriptionEste trabalho tem por principal objetivo desenvolver, testar a qualidade dos resultados e aplicar uma rotina para o software livre OpenFOAM que seja capaz de resolver escoamentos de fluidos não newtonianos segundo o modelo de fluido newtoniano generalizado. Outros softwares com as mesmas características costumam não estar acessíveis à grande parte da comunidade científica, seja pelo custo de obtenção da sua licença, seja por serem restritos à determinados tipos de escoamento. Dessa forma, esse trabalho busca desenvolver uma ferramenta barata e versátil para o estudo dessa classe de escoamentos. Para atingir esse objetivo, em um primeiro momento, as edições no código são apresentadas e discutidas, em especial devido ao importante obstáculo numérico imposto por alguns comportamentos não newtonianos, como o comportamento viscoplástico, por exemplo. Em seguida, a qualidade das rotinas foi testada, comparando os resultados obtidos em simulações de escoamento de convecção natural em recipientes quadrados com os resultados encontrados na literatura. Os resultados obtidos com a rotina proposta apresentaram uma alta correlação com os resultados da literatura, e assim as rotinas propostas foram utilizadas para resolver escoamentos de fluidos viscoplásticos em uma geometria de um canal planar com uma expansão seguida de uma contração. Os grupos adimensionais que definem este escoamento são o número de Reynolds, número de Pradtl, jump number, plastic number, o índice de comportamento e o patamar de viscosidade para altas taxas de cisalhamento. Dentre estes, foi analisada a influência do número de Reynolds, do plastic number e do índice de comportamento sobre o escoamento. Os resultados foram obtidos em termos do número de Nusselt médio, head loss e a eficiência de deslocamento.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/
dc.subjectViscosidade
dc.subjectSimulação por computador
dc.subjectCalor - Transmissão
dc.subjectMecânica dos fluidos
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subjectFluido newtoniano generalizado
dc.subjectOpenFOAM
dc.subjectViscoplástico
dc.subjectCanal com expansão e contração
dc.subjectViscoplastic behavior
dc.subjectOpenFOAM
dc.subjectGeneralized Newtonian fluid
dc.subjectExpansion and abrupt contraction
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
dc.titleSimulação numérica de escoamentos viscoplásticos com transferência de calor através do software OpenFOAM
dc.titleNumerical simulation of viscoplastic flows with heat transfer with the software OpenFOAM
dc.typeDissertação


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