Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34300| Título: | Simulação numérica de escoamento liquido-sólido de fluído viscoplástico em seção anular com acoplamento CFD-DEM |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical simulation of liquid-solid flow of viscoplastic fluid in an annular section through CFD-DEM coupling |
| Autor(es): | Gemeli, Joana Leonardi |
| Orientador(es): | Casarin, Joviano Janjar |
| Palavras-chave: | Escoamento Mecânica dos fluidos Escoamento bifásico Runoff Fluid mechanics Two-phase flow |
| Data do documento: | 17-Mai-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | GEMELI, Joana Leonardi. Simulação numérica de escoamento liquido-sólido de fluído viscoplástico em seção anular com acoplamento CFD-DEM. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2024. |
| Resumo: | A descrição da movimentação de partículas sólidas assume relevância crucial nos processos de perfuração de poços petrolíferos, onde a ineficiência na capacidade de remoção de cascalho acarreta elevados tempos operacionais, além do aumento na pressão no interior do poço. Esse cenário se traduz em quedas nas taxas de produtividade e aumento significativo dos custos operacionais. Diante dessa situação, as simulações numéricas emergem como ferramentas úteis para auxiliar na compreensão dos fenômenos envolvidos. A modelagem de escoamentos de fluídos viscoplásticos na presença de partículas sólidas exige a caracterização do comportamento não newtoniano do fluido de transporte, das interações que ocorrem entre as partículas e as interações entre as fases líquida e sólida. Em função da complexidade envolvida nesse tipo de análise, observa-se certa escassez de dados na literatura científica. O objetivo deste trabalho é avaliar numericamente o comportamento do escoamento líquido-sólido através do acoplamento da dinâmica de fluidos computacional e do método dos elementos fiscretos (CFD-DEM), analisando especialmente o efeito do parâmetro reológico do índice de lei de potência do fluido Herschel-Bulkey sobre o comportamento do escoamento empregado no transporte de partículas sólidas no interior de tudo de seção anular. Por meio da abordagem no âmbito do CFD, o método de volumes finitos foi empregado na solução da equação de balanço de massa e da lagrangiana. As interações entre a fase líquida e partículas sólidas presentes no campo do escoamento foram solucionados por meio do esquema de acoplamento CFD-DEM. |
| Abstract: | The description of solid particles movement is of crucial importance in oil well drilling processes, where inefficiency in gravel removal capacity leads to high operational times and increased pressure inside the well. This scenario translates into declines in productivity rates and a significant increase in operational costs. Faced with this challenge, numerical simulations emerge as valuable tools to aid in understanding the involved phenomena. The modeling of viscoplastic fluids flows in the presence of solid particles requires the characterization of the non-Newtonian behavior of the transport fluid, as well as the interactions that occur between particles, and the interaction between the liquid and solid phases. Due to the complexity involved in this type of analysis, there is a noticeable scarcity of data in the scientific literature. The aim of this work is to numerically assess the behavior of liquid-solid flow through the coupling of computational fluid dynamics and the discrete element method (CFD-DEM), analyzing especially the effect of the rheological parameter Herschel-Bulkley fluid power-law index on the behavior of the flow used in transporting solid particles inside an annular section tube. Through the CFD approach, the finite volume method was employed to solve the mass and momentum balance equations of the liquid phase. DEM was used to describe the behavior and interactions of the solid particles, characterizing the lagrangian analysis. Interactions between the liquid phase and solid particles present in the flow field was solved using the CFD-SEM coupling scheme. The calibration necessary for DEM use resulted in a time step of 10, which was used on the simulations. The range of values used for the dimensionless numbers were Reynolds between 44 and 355, Hedstrm from 157 to 1179 and Taylor between 1,14 and 8,58. From the numerical results, it was possible to visualize the bed of solid particles and classify them into different flow regimes. The results also indicate that increasing the rheological properties, yield stress and power-law index, as well as the increase in flow rate, result in an increase in the article loading capacity. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34300 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia Mecânica |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| simulacaoviscoplasticacfddem.pdf | 1,78 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
