Estudo do escoamento de jatos turbulentos e induções secundárias com aplicação em queimadores industriais

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: CANTON, Paulo Roberto
• Orientador(a): MANZANARES FILHO, Nelson
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Escoamento bidimensional; Escoamento de jatos turbulentos; Induções secundárias; Queimadores industriais
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3492

A elaboração de um modelo matemático e o desenvolvimento de um código computacional que simule o escoamento bidimensional, incompressível e isotérmico de jatos turbulentos e induções secundárias, são apresentados neste trabalho. O programa computacional que simula o escoamento, utiliza o Método dos Volumes Finitos [Patankar,1980] para a discretização espacial das equações. O modelo de turbulência k - e é testado e comparado. A discretização do domínio físico é feita utilizando o princípio da Malha Deslocada (Staggered Grid) e o método semi-implícito SOLA (Solution Algorithm) [Hirt et al.,1975]. Para os termos convectivos os esquemas UPWIND e QUICK são apresentados. A resolução do sistema linear de equações resultante é feita através do método de Choleski [Brebbia, 1978]. A validação dos resultados obtidos pelo programa, em linguagem FORTRAN, é apresentada. Para um caso laminar, cavidade quadrada, os resultados do programa ajustam-se satisfatoriamente com os dados da literatura. Comparando os perfis das componentes de velocidade, no centro da cavidade, para diferentes números de Reynolds, com os resultados padrões de Burggraf (1966), verifica-se a convergência dos valores de velocidade, acima de 10.000 iterações para os casos apresentados. Com escoamentos turbulentos, em dutos circulares, determinam-se os perfis da componente média de velocidade axial, da energia cinética de turbulência e dos tensores misto e quadrático de Reynolds. Os resultados são comparados com os dados experimentais disponíveis. No presente trabalho a simulação é feita com um tubo com relação comprimento- diâmetro de 57,4. As correntes, que penetram no duto, são de ar atmosférico entrando com perfis chatos de velocidade, desejando-se obter os perfis de velocidade quando se estabelece o regime estacionário no interior do referido duto. Uma comparação dos resultados obtidos, utilizando um computador Pentium III, 850 MHz, 128 Ram, é feita com valores experimentais reportados por Razinsky e Brighton (1971), e também com os simulados por Jen (1989), disponíveis na literatura. Os perfis de velocidade obtidos pela simulação de acordo com o método desenvolvido neste trabalho, aproximam-se mais, de um modo geral, daqueles obtidos nos experimentos de Razinsky e Brighton (1971), do que na simulação apresentada por Jen (1989). O tempo computaciona l é de aproximadamente 5 minutos quando se comparam os resultados simulados utilizando a mesma malha (20X15). Um teste de malha é realizado, sendo a malha 60X30, a malha convergida e o tempo computacional aproximadamente de 28 minutos.