Orientador: Antonio Carlos Bannwart

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: Uma solução numérica das equações do momentum, em duas dimensões, para um escoamento bifásico, fluido(s) Newtoniano(s), regime permanente, laminar, axial, plenamente desenvolvido, num conduto longo, na horizontal e com secção transversal circular, é levada a efeito. Os padrões anular e...

Resumo: Uma solução numérica das equações do momentum, em duas dimensões, para um escoamento bifásico, fluido(s) Newtoniano(s), regime permanente, laminar, axial, plenamente desenvolvido, num conduto longo, na horizontal e com secção transversal circular, é levada a efeito. Os padrões anular e estratificado são considerados presumindo a interface como sendo
circular-cilíndrica ou um segmento de arco de uma superfície cilíndrica, possivelmente de curvatura zero (corda). Matematicamente, o fenômeno físico é descrito por equações tipo condução e representa um escoamento potencial. Para resolver o problema, utiliza-se do método Flux-Spline (Varejão, 1979), o qual baseia-se na formulação de volumes de controle (patankar, 1980), porque revela-se mais
acurado e econômico que outros esquemas. Além disso, foi engendrado para lidar com termos fonte homogêneos por partes, feição particularmente interessante neste tipo de assunto. Ademais, a presença de uma superfície de separação entre as fases, cuja posição é conhecida previamente, impõe o uso de uma estrutura de coordenadas curvilíneas generalizadas, portanto o trabalho de Hsu (1981), que estendeu o conceito supra mencionado, originalmente derivado para coordenadas Cartesianas, é empregado. Os resultados são confrontados àqueles investigados por Bentwich (1964) e as comparações em termos de vazões volumétricas mostram muito boa concordância. Aquele autor concebeu uma solução analítica sob as mesmas premissas feitas aqui, todavia a referida técnica numérica não está restrita a tais limitações: apenas, para um problema em especial, uma malha computacional apropriada deve ser construída a fim de mapear o domínio de cálculo

Abstract: A numerical solution of the two-dimensional momentum equations for a two-phase, Newtonian fluid(s), steady, laminar, axial, fully developed flow in a long, horizontal, circular pipe is conducted. The annular and stratified patterns are considered by assuming the interface between the...

Abstract: A numerical solution of the two-dimensional momentum equations for a two-phase, Newtonian fluid(s), steady, laminar, axial, fully developed flow in a long, horizontal, circular pipe is conducted. The annular and stratified patterns are considered by assuming the interface between the phases to be either circular-cylindrical or an arc-segment of a cylindrical surface, possibly of zero curvature (chord). Mathematically, the physical phenomenon is described by conduction-type governing equations and represents a potential flow. To solve the problem, the Flux-Spline method (Varejão, 1979), built on the basis of the contral-volume formulation (Patankar, 1980), is used, because it shows to be more accurate and economic than other schemes. Besides, it was devised to handle homogeneous by parts source-terms, a feature particularly interesting in this type of question. Moreover, the presence of the interface, whose position is known in advance, imposes the use of a general curvilinear coordinates frame, hence the work of Hsu (1981), who extended the aforementioned concept, originally derived to Cartesian coordinates, is utilized. The results are confranted against the calculations carried out by Bentwich (1964) and comparisons in terms of volumetric flow rates show a very good match. That author constructed an analytical solution under the same assumptions made here, although the referred numerical technique is not restricted to such limitations: only, for a given problem, an apprapriate computing mesh must be placed to map the domain of calculation