Modelagem numérica de escoamento ascendente em duas fases em tubo vertical de seção anular

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Ceravolo, Flávio Eduardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: annular channel; bubble column; bubbly flow; canal anular; CFD; coluna de bolhas; escoamento bifásico; escoamento em bolha; two-phase flow
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85133/tde-17062021-160549/

O presente trabalho realiza uma simulação numérica de um fluxo em duas fases isotérmico vertical e ascendente de ar e água em um canal anular aplicando um código de Fluidodinâmica Computacional (CFD – Computational Fluid Dynamics), ANSYS FLUENT 19.0. O trabalho utiliza um modelo de dois fluidos, correlações específicas de turbulência, com turbulência induzida por bolhas, correlações de transporte de concentração de área interfacial (IAC – Interfacial Area Concentration), além de uma correlação para ajuste do coeficiente de força de sustentação junto às paredes, por meio de uma função definida pelo usuário (UDF – User Defined Function) implementada no código CFD. Pretende-se avaliar se o código numérico proposto representa os fenômenos físicos adequadamente, comparando os resultados da simulação com dados experimentais obtidos na literatura. O canal anular adotado tem 1900 mm de comprimento e diâmetro hidráulico equivalente de 19,1 mm, sendo que o tubo externo tem diâmetro interno de 38,1 mm e o cilindro interno diâmetro de 19,1 mm. Para representar essa geometria, uma malha simétrica tridimensional foi gerada com aproximadamente 160000 elementos, após um estudo de independência de malha. Os parâmetros analisados como resultados do modelo são os perfis radiais de fração de vazio, IAC, diâmetros médios de bolhas e velocidade da fase gasosa, cada um deles tomados em duas posições axiais do canal anular.