Análise fatorial de fluido viscoplástico dependente da temperatura através de um método estabilizado de elementos finitos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teles, Márcio Lembi
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)
Texto Completo: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/5945
Resumo: Este trabalho apresenta uma análise fatorial, através de fluidodinâmica computacional, do escoamento e transferência de calor para fluidos viscoplásticos a partir de um cilindro confinado entre paredes paralelas. Considera-se que as propriedades reológicas sensíveis à temperatura, o que acopla os problemas térmico e fluidodinâmico de forma bilateral. Foi desenvolvida uma formulação baseada no método estabilizado de elementos finitos Galerkin Mínimos Quadrados (GLS – Galerkin Leart-Squares) para a aproximação de escoamentos não newtonianos com transferência de calor e propriedades reológicas termodependentes. Esta formulação foi implementada em um código computacional próprio. Para a modelagem das tensões viscosa, foi utilizado um modelo de líquido newtoniano generalizado, com função viscosidade dada pelo modelo de Herschel-Bulkley regularizado conforme Papanastasiou e propriedades termodependentes – a tensão inicial de escoamento e o índice de consistência. Os resultados numéricos foram investigados utilizando os adimensionais: número de Reynolds (Re), número de Herschel-Bulkley (Hb), número de Prandtl (Pr), índice de potência (n) e coeficientes de dependência térmica (a* e b*). Foi realizado um planejamento experimental fatorial completo 2K, com objetivo de avaliar a influência destes parâmetros na taxa de transferência de calor, através do número de Nusselt (Nu), e na perda de carga localizada devido à obstrução do canal pelo cilindro.
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Foi desenvolvida uma formulação baseada no método estabilizado de elementos finitos Galerkin Mínimos Quadrados (GLS – Galerkin Leart-Squares) para a aproximação de escoamentos não newtonianos com transferência de calor e propriedades reológicas termodependentes. Esta formulação foi implementada em um código computacional próprio. Para a modelagem das tensões viscosa, foi utilizado um modelo de líquido newtoniano generalizado, com função viscosidade dada pelo modelo de Herschel-Bulkley regularizado conforme Papanastasiou e propriedades termodependentes – a tensão inicial de escoamento e o índice de consistência. Os resultados numéricos foram investigados utilizando os adimensionais: número de Reynolds (Re), número de Herschel-Bulkley (Hb), número de Prandtl (Pr), índice de potência (n) e coeficientes de dependência térmica (a* e b*). Foi realizado um planejamento experimental fatorial completo 2K, com objetivo de avaliar a influência destes parâmetros na taxa de transferência de calor, através do número de Nusselt (Nu), e na perda de carga localizada devido à obstrução do canal pelo cilindro.This paper presents a factor analysis using computational fluid dynamics, flow and heat transfer for viscoplastic fluids from a cylinder confined between parallel walls. It is considered that the rheological properties sensitive to temperature, which couples the thermal and fluid dynamic problems bilaterally. It was developed a formulation based on stabilized finite element method Galerkin Least Squares (GLS - Galerkin Leart-Squares) for approaching non-Newtonian flow with heat transfer and rheological properties dependent terms. This formulation has been implemented in a proper computer code. For the modeling of viscous stresses, a generalized Newtonian fluid model was used, with viscosity function given by the Herschel-Bulkley regularized model as Papanastasiou and properties dependent terms – the initial yield stress and consistency index. The numerical results were investigated using the dimensionless: Reynolds number (Re), Herschel-Bulkley number (Hb), Prandtl number (Pr), potency index (n) and temperature dependence coefficients (a* and b*). It conducted a full factorial experimental design 2K, with objective to evaluate the influence of these parameters on the heat transfer rate, through the Nusselt number (Nu), and localized head loss due to the cylinder by duct obstruction.NenhumaTeles, Márcio Lembihttp://lattes.cnpq.br/9425713494134462http://lattes.cnpq.br/8732272690265023Fonseca, Cleiton Elsner dahttp://lattes.cnpq.br/7663035600804507Zinani, Flávia Schwarz FranceschiniUniversidade do Vale do Rio dos SinosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUnisinosBrasilEscola PolitécnicaAnálise fatorial de fluido viscoplástico dependente da temperatura através de um método estabilizado de elementos finitosACCNPQ::Engenharias::Engenharia MecânicaFluidos não newtonianosReologiaPlanejamento fatorialPropriedades reológicasTermodependentesRheologyFactorial designRheological propertiesDependent termsNon newtonian fluidsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/5945info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)instname:Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS)instacron:UNISINOSORIGINALMárcio Lembi Teles_.pdfMárcio Lembi Teles_.pdfapplication/pdf1859021http://repositorio.jesuita.org.br/bitstream/UNISINOS/5945/1/M%C3%A1rcio+Lembi+Teles_.pdf5dc2746be44c5f2b865c68ec0b4c0db0MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82175http://repositorio.jesuita.org.br/bitstream/UNISINOS/5945/2/license.txt320e21f23402402ac4988605e1edd177MD52UNISINOS/59452016-11-18 10:49:36.576oai:www.repositorio.jesuita.org.br:UNISINOS/5945Ck5PVEE6IENPTE9RVUUgQVFVSSBBIFNVQSBQUsOTUFJJQSBMSUNFTsOHQQoKRXN0YSBsaWNlbsOnYSBkZSBleGVtcGxvIMOpIGZvcm5lY2lkYSBhcGVuYXMgcGFyYSBmaW5zIGluZm9ybWF0aXZvcy4KCkxpY2Vuw6dhIERFIERJU1RSSUJVScOHw4NPIE7Dg08tRVhDTFVTSVZBCgpDb20gYSBhcHJlc2VudGHDp8OjbyBkZXN0YSBsaWNlbsOnYSwgdm9jw6ogKG8gYXV0b3IgKGVzKSBvdSBvIHRpdHVsYXIgZG9zIGRpcmVpdG9zIGRlIGF1dG9yKSBjb25jZWRlIMOgIApVbml2ZXJzaWRhZGUgZG8gVmFsZSBkbyBSaW8gZG9zIFNpbm9zIChVTklTSU5PUykgbyBkaXJlaXRvIG7Do28tZXhjbHVzaXZvIGRlIHJlcHJvZHV6aXIsICB0cmFkdXppciAoY29uZm9ybWUgZGVmaW5pZG8gYWJhaXhvKSwgZS9vdSAKZGlzdHJpYnVpciBhIHN1YSB0ZXNlIG91IGRpc3NlcnRhw6fDo28gKGluY2x1aW5kbyBvIHJlc3VtbykgcG9yIHRvZG8gbyBtdW5kbyBubyBmb3JtYXRvIGltcHJlc3NvIGUgZWxldHLDtG5pY28gZSAKZW0gcXVhbHF1ZXIgbWVpbywgaW5jbHVpbmRvIG9zIGZvcm1hdG9zIMOhdWRpbyBvdSB2w61kZW8uCgpWb2PDqiBjb25jb3JkYSBxdWUgYSBTaWdsYSBkZSBVbml2ZXJzaWRhZGUgcG9kZSwgc2VtIGFsdGVyYXIgbyBjb250ZcO6ZG8sIHRyYW5zcG9yIGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyAKcGFyYSBxdWFscXVlciBtZWlvIG91IGZvcm1hdG8gcGFyYSBmaW5zIGRlIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiB0YW1iw6ltIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBhIFNpZ2xhIGRlIFVuaXZlcnNpZGFkZSBwb2RlIG1hbnRlciBtYWlzIGRlIHVtYSBjw7NwaWEgYSBzdWEgdGVzZSBvdSAKZGlzc2VydGHDp8OjbyBwYXJhIGZpbnMgZGUgc2VndXJhbsOnYSwgYmFjay11cCBlIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBhIHN1YSB0ZXNlIG91IGRpc3NlcnRhw6fDo28gw6kgb3JpZ2luYWwgZSBxdWUgdm9jw6ogdGVtIG8gcG9kZXIgZGUgY29uY2VkZXIgb3MgZGlyZWl0b3MgY29udGlkb3MgCm5lc3RhIGxpY2Vuw6dhLiBWb2PDqiB0YW1iw6ltIGRlY2xhcmEgcXVlIG8gZGVww7NzaXRvIGRhIHN1YSB0ZXNlIG91IGRpc3NlcnRhw6fDo28gbsOjbywgcXVlIHNlamEgZGUgc2V1IApjb25oZWNpbWVudG8sIGluZnJpbmdlIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIGRlIG5pbmd1w6ltLgoKQ2FzbyBhIHN1YSB0ZXNlIG91IGRpc3NlcnRhw6fDo28gY29udGVuaGEgbWF0ZXJpYWwgcXVlIHZvY8OqIG7Do28gcG9zc3VpIGEgdGl0dWxhcmlkYWRlIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcywgdm9jw6ogCmRlY2xhcmEgcXVlIG9idGV2ZSBhIHBlcm1pc3PDo28gaXJyZXN0cml0YSBkbyBkZXRlbnRvciBkb3MgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgcGFyYSBjb25jZWRlciDDoCBTaWdsYSBkZSBVbml2ZXJzaWRhZGUgCm9zIGRpcmVpdG9zIGFwcmVzZW50YWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYSwgZSBxdWUgZXNzZSBtYXRlcmlhbCBkZSBwcm9wcmllZGFkZSBkZSB0ZXJjZWlyb3MgZXN0w6EgY2xhcmFtZW50ZSAKaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3Ugbm8gY29udGXDumRvIGRhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyBvcmEgZGVwb3NpdGFkYS4KCkNBU08gQSBURVNFIE9VIERJU1NFUlRBw4fDg08gT1JBIERFUE9TSVRBREEgVEVOSEEgU0lETyBSRVNVTFRBRE8gREUgVU0gUEFUUk9Dw41OSU8gT1UgCkFQT0lPIERFIFVNQSBBR8OKTkNJQSBERSBGT01FTlRPIE9VIE9VVFJPIE9SR0FOSVNNTyBRVUUgTsODTyBTRUpBIEEgU0lHTEEgREUgClVOSVZFUlNJREFERSwgVk9Dw4ogREVDTEFSQSBRVUUgUkVTUEVJVE9VIFRPRE9TIEUgUVVBSVNRVUVSIERJUkVJVE9TIERFIFJFVklTw4NPIENPTU8gClRBTULDiU0gQVMgREVNQUlTIE9CUklHQcOHw5VFUyBFWElHSURBUyBQT1IgQ09OVFJBVE8gT1UgQUNPUkRPLgoKQSBTaWdsYSBkZSBVbml2ZXJzaWRhZGUgc2UgY29tcHJvbWV0ZSBhIGlkZW50aWZpY2FyIGNsYXJhbWVudGUgbyBzZXUgbm9tZSAocykgb3UgbyhzKSBub21lKHMpIGRvKHMpIApkZXRlbnRvcihlcykgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIGRhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbywgZSBuw6NvIGZhcsOhIHF1YWxxdWVyIGFsdGVyYcOnw6NvLCBhbMOpbSBkYXF1ZWxhcyAKY29uY2VkaWRhcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYS4KBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.repositorio.jesuita.org.br/oai/requestopendoar:2016-11-18T12:49:36Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos) - Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS)false
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