Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39012
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorRosso, Nezia de-
dc.date.accessioned2025-12-02T21:14:29Z-
dc.date.available2025-12-02T21:14:29Z-
dc.date.issued2022-10-21-
dc.identifier.citationROSSO, Nezia de. Modelagem matemática de escoamento de suspensões não coloidais em geometrias reométricas. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39012-
dc.description.abstractSuspensions are multiphase substances found in various industrial processes and nature. They are characterized by one continuous and one or more dispersed phases. Their rheological behavior is still not well understood, depending on several factors such as their composition and on how the phases interact. In the present work, a numerical study of the solid-liquid two-phase flow is presented, which characterizes a non-colloidal suspension flow between rheometric geometries. The mathematical model is based on the eulerian-eulerian approach, which employs mass and momentum equations for a two-phase flow, as well as constitutive equations to model the interphase interactions. The numerical study was carried out in three geometries, cone-plate, plate-plate and concentric cylinders, as a way to evaluate the effect of the geometric configuration on the suspension behavior during a rheometric test. The obtained results allowed to identify the behavior of the suspension particles as a function of several operational conditions, helping to understand how particle migration is associated with the calculated torque during the rheological characterization. The numerical results agree well with data from literature and with actual experimental tests, suggesting that the adopted model represents well the multiphase flow pattern between the plates and can provide quantitatively consistent rheological data. It is observed, with the study being carried out, that suspensions present apparent viscosities that depend on the concentration, the particle sizes, and the operating conditions to which the sample is subjected, such as shear rate, Reynolds number, among others. The study also revealed that particle migration in suspensions with particle density equal to that of the liquid, in cone-plate geometry, occurs from the cone truncation region to the center of the cone-plate. Different behavior was noticed for plate-plate geometry, in which particle migration occurs from regions of low shear rates, in the center of the plate, to regions of high shear rates, on the plates periphery. In turn, in cases where the particle density is different from that of the continuous phase, migration can also occur from regions of high to low shear rates, depending on the operating conditions. In addition, a critical test time was identified below which the apparent viscosity has negligible sedimentation effect. Additionally, a modified Reynolds number was identified above which the particles are kept in suspension and the effects related to sedimentation are minimized. It is expected that the results can contribute not only to guide rheometric tests of suspensions, but also to the understanding of the phenomena involved with the two-phase liquid-solid flows in rheometric geometries.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectSuspensões (Química)pt_BR
dc.subjectEscoamento bifásicopt_BR
dc.subjectReologiapt_BR
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpt_BR
dc.subjectModelos matemáticospt_BR
dc.subjectViscosidadept_BR
dc.subjectReômetrospt_BR
dc.subjectSuspensions (Chemistry)pt_BR
dc.subjectTwo-phase flowpt_BR
dc.subjectRheologypt_BR
dc.subjectComputational fluid dynamicspt_BR
dc.subjectMathematical modelspt_BR
dc.subjectViscositypt_BR
dc.subjectRheometerspt_BR
dc.titleModelagem matemática de escoamento de suspensões não coloidal em geometrias reométricaspt_BR
dc.title.alternativeMathematical modeling of non-colloidal suspension flows in rheometric geometriespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoSuspensões são substâncias multifásicas encontradas em diversos processos industriais e na natureza. Elas são caracterizadas por uma matriz contínua e uma ou mais fases dispersas. Seu comportamento reológico ainda não é bem compreendido, dependendo de diversos fatores como sua composição e a interação entre as fases que as compõem, o que dificulta a sua caracterização reológica. No presente trabalho, apresenta-se um estudo numérico do escoamento bifásico sólidolíquido que caracteriza suspensões não coloidais em geometrias reométricas. A modelagem matemática é baseada na abordagem euleriana-euleriana, que emprega equações de continuidade e quantidade de movimento para escoamento bifásico, bem como equações constitutivas que modelam as interações entre as fases. O estudo foi conduzido em três geometrias, cone-placa, placa-placa e cilindros concêntricos, com a finalidade de se avaliar o efeito da geometria no comportamento de uma suspensão durante um teste reométrico. Os resultados obtidos permitiram identificar o comportamento das partículas da suspensão em função de diversas condições operacionais, ajudando a entender como a migração de partículas está associada ao torque medido durante a caracterização reológica. Os resultados numéricos concordam bem com dados da literatura e com resultados de testes experimentais reais, sugerindo que a modelagem adotada representa bem o padrão de escoamento multifásico e é capaz de fornecer dados reológicos quantitativamente consistentes. Observa-se, com o estudo realizado, que suspensões apresentam valores de viscosidade aparente dependentes da concentração e do tamanho das partículas, bem como das condições de teste, tais como taxa de cisalhamento, número de Reynolds, entre outras. O estudo também revelou que a migração de partículas com peso específico igual à do líquido ocorre, para geometria cone-placa, a partir da região do truncamento do cone para o centro do cone-placa. Comportamento distinto foi notado para geometria placa-placa, em que a migração de partículas ocorre a partir de regiões de baixas taxas de cisalhamento, no centro da placa, para regiões de altas taxas de cisalhamento, na periferia. Já em casos onde o massa específica das partículas é diferente da do meio contínuo, a migração também pode ocorrer de regiões de altas para baixas taxas de cisalhamento, dependendo das condições operacionais. Além disso, identificou-se um tempo crítico de teste abaixo do qual a viscosidade aparente apresenta efeito de sedimentação desprezível. Adicionalmente, identificou-se um número de Reynolds modificado acima do qual as partículas são mantidas em suspensão e os efeitos relativos à sedimentação são minimizados. Espera-se que os resultados deste trabalho possam contribuir não apenas na orientação de ensaios reométricos de suspensões, mas também no entendimento dos fenômenos envolvidos com o escoamento bifásico líquido-sólido em geometrias reométricas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-7210-9783pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/2192031627391503pt_BR
dc.contributor.advisor1Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7090-2729pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/4344790398205987pt_BR
dc.contributor.referee1Franco, Admilson Teixeira-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7977-6404pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3561428456009236pt_BR
dc.contributor.referee2Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-7090-2729pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/4344790398205987pt_BR
dc.contributor.referee3Andrade, Diogo Elias da Vinha-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-1191-9931pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/5726562903368886pt_BR
dc.contributor.referee4Mendes, Paulo Roberto de Souza-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-7813-3028pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/8378753616240875pt_BR
dc.contributor.referee5Junqueira, Silvio Luiz de Mello-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-5935-4266pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttps://lattes.cnpq.br/2213804390733564pt_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
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
suspensaonaocoloidalreometria.pdf35,26 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons