Modelagem e simulação de escoamento anular de água-óleo pesado-ar em dutos horizontais. - NUNES, Flávio César Brito. (2012)
Este trabalho tem como objetivo estudar, via simulação numérica, o comportamento fluidodinâmico do escoamento trifásico agua-óleo pesado-ar, durante o transporte de óleos pesados e ultraviscosos em dutos horizontais, utilizando a técnica "core annular flow" em sistemas isotérmico e nao-isotérmico, O modelo matemático utilizado foi o não-homogêneo, utilizando-se a estrutura Euleriana-Euleriana, para derivar as equações governantes. Considerou-se o modelo de mistura para tratar os termos de transferência de momento interfacial entre as fases continuas (agua-oleo pesado) e o modelo de partícula para tratar os termos de transferência de momento interfacial entre as fases dispersa e continua (ar-óleo pesado). Foram avaliadas as influencias da velocidade superficial, fração volumétrica, rugosidade do duto e propriedades termofísicas dos fluidos sobre o padrão de escoamento e queda de pressão. Os resultados obtidos, comparados com dados experimentais, mostraram que a técnica core-flow foi eficiente para o transporte trifásico de agua-óleo pesado-ar. Observou-se ainda que os fluidos deslocavam-se com a mesma velocidade real ("in situ"), comportando-se como uma mistura. Os maiores gradientes de pressão encontravam-se na região de entrada do duto, porém, quando o escoamento tornava-se completamente desenvolvido, os gradientes de pressão tornavam-se constantes. Isto sugere a possibilidade de previsões de quedas de pressão em dutos com maiores comprimentos. Foi verificada excentricidade do núcleo de óleo causada pelo empuxo, a qual foi contrabalançada pelo gradiente de pressão, exercido pela parede, na direção vertical. Verificou-se que as vazões volumétricas do ar e do óleo pesado, e rugosidade da superfície do duto, exerceram forte influencia no comportamento do escoamento e na queda de pressão. Concluiu-se que a modelagem matemática utilizada foi adequada para representação física do escoamento trifásico agua-óleo pesado-ar, uma vez que conseguiu predizer satisfatoriamente o comportamento das quedas de pressão ao longo do escoamento, os perfis de velocidade e a influencia da temperatura e da rugosidade do duto sobre o sistema.