Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3467
Título: Investigação numérica da sedimentação de partícula em fluido de lei de potência utilizando o método lattice – Bolzmann
Título(s) alternativo(s): A numerical study of particle settling in power–law fluids using lattice – Boltzmann method
Autor(es): Nardi, Vanessa Glück
Orientador(es): Franco, Admilson Teixeira
Palavras-chave: Arquimedes
Sedimentação e depósitos
Sedimentos (Geologia)
Arrasto (Aerodinâmica)
Teoria do transporte
Método Lattice Boltzmann
FORTRAN (Linguagem de programação de computador)
Arquimedes
Sedimentation and deposition
Sediments (Geology)
Drag (Aerodynamics)
Transport theory
Lattice Boltzmann methods
FORTRAN (Computer program language)
Data do documento: 29-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: NARDI, Vanessa Glück. A numerical study of particle settling in Power–law fluids using lattice – Boltzmann method. 2018. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Sedimentação de partículas imersas em fluidos não newtonianos é de grande interesse industrial. Especificamente na indústria de petróleo, os cascalhos oriundos do processo de perfuração da rocha devem ser constantemente removidos de forma a limpar adequadamente a região da broca. Sendo assim, a sedimentação de cascalhos deve ser evitada de forma que complicações adicionais como o bloqueio da broca e uma parada operacional não programada sejam evitadas. Dessa forma, as propriedades reológicas do fluido de perfuração devem ser cuidadosamente arranjadas para que o fluido possa cumprir essas, dentre outras, funções. Portanto, é de grande importância entender a dinâmica da sedimentação de partículas em fluidos de perfuração. Neste trabalho, uma solução numérica para investigação da sedimentação de partículas em fluidos não newtonianos foi proposta. O problema consiste em uma partícula 2D liberada a partir do repouso em um fluido não-newtoniano representado por uma expressão de lei de potência. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver um programa capaz de representar adequadamente o movimento de partículas imersas em um fluido Power-law. Com base na revisão da literatura, o problema foi resolvido através do método lattice-Boltzmann acoplado ao método da fronteira imersa e sua implementação foi feita via linguagem FORTRAN. O efeito Power-law foi incorporado ao programa através do método da viscosidade adaptativa. Por meio de problemas de verificação, foi comprovado que o programa desenvolvido foi capaz de representar satisfatoriamente a dinâmica de sedimentação de partículas em fluidos Newtonianos e em fluidos Power-Law. Um estudo paramétrico foi então realizado variando o diâmetro das partículas, d, o índice de lei de potência, n e razão de densidades partícula / fluido, ρr. Em geral, independentemente da combinação de d e ρr, um aumento do comportamento pseudoplásico leva a maiores velocidades de sedimentação. Os resultados foram então escritos na forma adimensional, de tal forma que o número de Reynolds generalizado, Repl;T e o coeficiente de arrasto, CD;T , experimentados pela partícula em sua velocidade terminal , pudessem ser escritos em função de n e do número de Arquimedes generalizado, Arpl.
Abstract: Sedimentation of individual particles immersed in non-Newtonian fluid is of great industrial interest. Specifically in the oil and gas industry, cuttings generated from the drilling process must be constantly removed in order to properly clean the drill bit region. Thus, cuttings sedimentation must be avoided so that additional complications such as drill blocking and an unwanted operational stop are avoided. In this way, the drilling fluid must be carefully designed so that the it can fulfill these and others specifications. Therefore, it is of great importance to understand the dynamics of particles sedimentation in drilling muds. In this work, a numerical solution for particle settling in a non-Newtonian fluid is presented. The problem consists of a 2D particle released from rest in a quiescent non-Newtonian media within a fixed container. The fluid viscous behavior is represented by a Power-low expression. The aim of the present work was to develop a program able to adequately represent particle motion immersed in Power-law fluid. Based on the literature review, the problem was solved via a direct force immersed boundary- lattice Boltzmann method and its implementation was done via FORTRAN programming language. The Power-law effect was incorporated in the code by means of the adaptive viscosity method. Through verification problems, it was shown that the developed program was able to satisfactorily represent the particle settling dynamics in Newtonian and Power-Law fluids. A parametric study was then performed varying the particle diameter, d, Power-law index, n and particle/fluid density ratio, ρr. In general, regardless of the d and ρr combination, an increase of shear-thinning behavior leads to higher settling velocities. Results were then written in dimensionless form in such a way that results for the generalized particle Reynolds number, Repl;T , and the drag coefficient, CD;T , experienced by the particle at its terminal velocity, are based only on the Power-law index and on the generalized Archimedes number Arpl.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3467
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
CT_PPGEM_D_Nardi, Vanessa Glück_2018.pdf5,18 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.