Resumo: Este trabalho visa o estudo experimental e a simulação numérica de escoamentos bifásicos. O Modelo de Dois Fluidos é usado para simular o escoamento com simetria . axial de misturas água-ar em padrão de bolhas através de um tubo circular e de bocais convergentes. Os principais objetivos são os de investigar os mecanismos que promovem a distribuição radial das fases e o de aprimorar o conhecimento sobre as forças interfaciais. As Equações Constitutivas usadas para obter o fechamento do modelo representam as forças interfaciais de arrasto, massa virtual, pressão interfacial, sustentação lateral e a força de parede. Uma extensão do modelo de turbulência k-'épsilon¿. para escoamentos bifásicos, que considera a turbulência induzida pela passagem das bolhas, é implementada para expressar os efeitos da turbulência da fase líquida. As equações diferenciais médio-temporais que formam o modelo de dois fluidos são numericamente resolvidas pelo método de volumes finitos usando o programa computacional comercial PHOENICS 'MARCA REGISTRADA¿. Um grande número de medições locais próprias são empregadas, tanto no tubo como nos bocais convergentes, para ajustar e validar o modelo. A análise e a comparação entre os resultados numéricos e os experimentais trazem informações originais sobre a natureza dos escoamentos e sobre os aspectos da modelagem. Os principais dados experimentais são medidos com uma sonda elétrica dupla. É desenvolvido um novo método estatístico que interpreta os dados localmente adquiridos pela sonda, fornecendo a freqüência de bolhas, a distribuição de velocidades reais e a distribuição de diâmetros reais das bolhas. Outras grandezas médias, locais e superficiais, são obtidas a partir dessas grandezas básicas Ver menos

Abstract: This work is aimed to the experimental and numerical study of two-phase flows. The Two-Fluid Model is the basic modelihg tool used to simulate the axi-symmetric flow of air-water bubbly mixtures in a round pipe and convergent nozzles. The main objectives are to investigate the mecanisms that promote the lateral distribution of the phases and improve the knowledge on the forces that settle their relative movement. The constitutive equations used to represent the interfacial forces and get the closure of the model are the drag force, the virtual mass force, the interfacial pressure force, the lift force and the wall force. An extension of the k- 'épsilon¿. turbulence model, which accounted for the bubble-induced turbulence, is also implemented to express the intensification of the turbulence in the liquid phase. Hence, the conservation and constitutive equations that form the Two-Fluid Model are implemented and solved by the finite-volume method using the commercial computational package PHOENICS 'MARCA REGISTRADA¿ An extensive number of local measurements were taken, in both the round pipe and convergent nozzles, to adjust and validate the model. The analysis of the data and comparisions with the numerical results give rise to original information on the nature of the bubbly flow and aspects of the Two-Fluid Model. To measure the local variables in air-water bubbly flows, a doublesensor electrical intrusive probe was used. To extend the application of this technique to the measurement of local interfacial properties in bubbly flows and to take into account the multidimensional nature of these flows, a new statistical method of measurement, including the data acquisition and processing, is developed. The method disclosed local interfacial properties, namely the void fraction, the bubble frequency, the bubble velocity, the bubble size and the interfacial area density. Mean variables are also calculated after the integration of these local properties Ver menos