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dc.creatorChiarello, Conrado-
dc.date.accessioned2021-02-22T23:49:04Z-
dc.date.available2021-02-22T23:49:04Z-
dc.date.issued2020-10-23-
dc.identifier.citationCHIARELLO, Conrado. Horizontal air-water two-phase slug flow: eulerian and lagrangian data analysis. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24362-
dc.description.abstractMultiphase flows are recurrent phenomena both in natural environments – such as volcanic eruptions and blood flow through veins – and industrial environments – such as the nuclear and petroleum industries. Knowledge about the hydrodynamics of the flow as well as its evolution across the pipeline is essential to correctly design pipelines, equipments (such as pumps and slug catchers) and to formulate strategies to optimize the crude oil exploitation from reservoirs. A frequently reported flow pattern in oil pipelines is slug flow, reason why the present study focuses in its investigation. In order to analyze the flow, a novel methodology is proposed and applied to data retrieved in Multiphase Flow Center (NUEM) experimental facilities. The experimental loop has a length of 35.6 m and 26 mm internal diameter and was operated under 18 different slug flow conditions – varying gas superficial velocity from 0.3 to 2.5 m/s and liquid superficial velocity from 0.3 to 3.0 m/s – across 5 different measuring stations composed by a pair of two-wire resistive sensors distributed along the pipe. Data was analyzed using Eulerian reference frame (ERF), which provides distributions for each hydrodynamic parameter in each measuring station for every experimental point, and Lagrangian reference frame (LaRF), which follows unit cells across the pipeline in order to evaluate the change in hydrodynamic parameters of single structures. Correlations were proposed based on retrieved results for hydrodynamic parameters average values and standard deviation. Moreover, a comparison against previous works was made in order to test the presented correlations as well as to propose corrections to the existing ones. Furthermore, details of the flow were investigated using the developed methodology, which was able to provide additional and insightful information about the flow behavior – such as the intrinsically unsteady nature of slug flow, as slug lengths were found to oscillate at all times, even though average values did not report significant changes, which would indicate developed flow conditions. Moreover, it was shown that gas expansion is a driver phenomenon in heavily aerated points, but becomes lees pronounced in low aeration flows – such as plug flows.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectLagrange, Funções dept_BR
dc.subjectHidrodinâmicapt_BR
dc.subjectGás - Escoamentopt_BR
dc.subjectBolhas (Física)pt_BR
dc.subjectOleodutos de petróleopt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.subjectLagrangian functionspt_BR
dc.subjectHydrodynamicspt_BR
dc.subjectGas flowpt_BR
dc.subjectBubblespt_BR
dc.subjectPetroleum pipelinespt_BR
dc.titleHorizontal air-water two-phase slug flow: eulerian and lagrangian data analysispt_BR
dc.title.alternativeEscoamento bifásico horizontal de ar e água em golfadas: análise euleriana e lagrangeana de dadospt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoEscoamentos multifásicos são fenômenos recorrentes tanto em ambientes naturais – como nas erupções vulcânicas e no escoamento de sangue pelas veias – quanto nos ambientes industriais – como nas indústrias nuclear e petrolífera. O conhecimento sobre a hidrodinâmica do escoamento, assim como sua evolução ao longo da tubulação, é essencial para o correto dimensionamento de linhas de produção, equipamentos (como bombas e slug catchers) e para formular estratégias para otimizar a extração de óleo dos reservatórios. Um padrão de escoamento frequentemente reportado nas linhas de produção de petróleo é o padrão em golfadas, motivo pelo qual o presente estudo se concentra em sua investigação. Para a análise do escoamento, uma nova metodologia é proposta e aplicada aos dados extraídos nas dependências experimentais do Núcleo de Estudos Multifásicos (NUEM). O circuito experimental tem 35,6 m de comprimento e 26 mm de diâmetro interno e foi operado sob 18 diferentes condições experimentais de golfadas e monitorado ao longo de 5 diferentes estações de medição compostas por um par de sensores resistivos e distribuídas ao longo da tubulação. Os dados foram analisados usando um ponto de referência Euleriano, através do qual se encontram distribuições estatísticas para cada parâmetro em cada estação de medição para cada ponto experimental, e um ponto de referência Lagrangeano, que segue células unitárias ao longo da tubulação para avaliar as mudanças nos parâmetros hidrodinâmicos de estruturas individuais. Correlações são propostas baseadas nos resultados observados para a média e o desvio padrão dos parâmetros. Ainda, é feita a comparação com trabalhos na literatura de maneira a testar as correlações propostas, assim como propor correções às existentes. Ademais, detalhes do escoamento são investigados usando a metodologia proposta, que é capaz de fornecer informações adicionais pertinentes sobre o comportamento do escoamento – como a natureza intrinsicamente transiente do escoamento em golfadas, demonstrado pelas variações dos comprimentos dos pistões de líquido, cujo valor médio não varia significativamente, mas que é produto de variações abruptas positivas e negativas nos pistões individuais. Além disso, é demonstrado que a expansão do gás é um fenômeno diretivo em pontos de alta aeração, mas se torna menos pronunciado em escoamentos de baixa aeração – como o plug flow. Por fim, o comportamento das variáveis hidrodinâmicas ao longo da tubulação e os fenômenos associados a ele são profundamente investigados – fornecendo informações úteis para futura modelagem.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8121372866818432pt_BR
dc.contributor.advisor1Marcelino Neto, Moises Alves-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-5492-6640pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2071333457212415pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.referee1Rodrigues, Hendy Tisserant-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0292-5675pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2733300388729162pt_BR
dc.contributor.referee2Marcelino Neto, Moises Alves-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5492-6640pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2071333457212415pt_BR
dc.contributor.referee3Santos, Paulo Henrique Dias dos-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-9130-0257pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5701155189630566pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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