Análise Numérica Preliminar do Escoamento em uma Coluna de Bolhas Descendente

L.D.V. Melo, V.P. Franco, V.P. Pinheiro, R.S. Martins
2021 Blucher Physics Proceedings   unpublished
Resumo No contexto de pesquisas correlatas aos escoamentos multifásicos turbulentos, os relatos experimentais e numéricos disponíveis na literatura sobre coluna de bolhas descendente ainda são relativamente escassos. Avanços substanciais em termos de modelos multifásicos, modelos de turbulência e novas propostas constitutivas para forças interfaciais comprovam que a linha de pesquisaé ativa e demanda investigação científica mais intensa. Nesta linha, o vigente trabalho visa efetuar, de forma
more » ... fetuar, de forma preliminar, uma análise numérica de um escoamento descendente em padrão de bolhas, num duto cilíndrico vertical com a utilização do pacote comercial de dinâmica dos fluidos computacional ANSYS-Fluent. A geometria utilizada na experimentação numérica apresenta um tubo vertical com diâmetro interno de 20mm, a fase dispersaé caracterizada por diâmetro médio de bolha de 2,2mm e com fração volumétrica de injeção de gás de 3%. A validação dos resultadosé feita através comparação das curvas numéricas com resultados experimentais bem estabelecidos na literatura. A nível de análise, o parâmetro de velocidade superficial de injeção do líquidoé apreciado com o objetivo de estabelecer sua influência sobre os perfis de velocidade axial da fase contínua e sobre a distribuição da fração de vazios na direção radial. O estudo da dinâmica dos escoamentos multifásicos tem relevância crescente em diversasáreas da indústria tais como nos setores deóleo e gás, siderurgia, alimentício bem como papel e celulose. O desafio correlato ao tema reside na dificuldade de entender adequadamente a fenomenologia física, tal como gerar uma modelagem matemática adequada a cada tipo de situação. Os relatos experimentais e numéricos disponíveis na literatura sobre coluna de bolhas descendente ainda são relativamente escassos se comparados com escoamentos ascendentes. O escoamento bifásico descendente constitui linha de pesquisa muito ativa, na qual diversos pesquisadores se destacam, entre eles elencam-se os trabalhos de Ganchev et al.[1] e Kashinsky et al. [2], [6], que relatam de forma consolidada a existência de uma região livre de bolhas próxima a parede, que permite uma maior aceleração do líquido a depender das condições do escoamento.
doi:10.5151/xiecfa-pinheiro_a4 fatcat:25aq5rk34jbkxpbe73ebrt3dey