
Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado
Centro: Tecnológico
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Dimensão Institucional: Pós-Graduação
Dimensão ODS: Institucional
Tipo do Documento: Tese
Título: MODELOS CINÉTICOS DISCRETOS PARA FLUIDOS NÃO-IDEAIS COM TRANSIÇÃO DE FASES
Orientador
- PAULO CESAR PHILIPPI
Aluno
- DIOGO NARDELLI SIEBERT
Conteúdo
De forma distinta aos métodos de cfd convencionais, os métodos lb (lattice-boltzmann) baseados na discretização de equações cinéticas, historicamente denominadas de equações de boltzmann, descreve o comportamento dinâmico dos fluidos na escala mesoscópica. na escala citada, fenômenos macroscópicos complexos, como o surgimento e colapso de interfaces, podem ser naturalmente descritos como associados a termos fontes incorporados às equações cinéticas. utilizando esta característica do lbm, o presente trabalho propõe um novo método numérico para simulação de fluidos monocomponentes não-ideais, onde as fases líquida e vapor podem coexistir. o modelo cinético contínuo para este fluido tem como base a primeira equação da hierarquia bbgky, na qual a repulsão à curta distância é representada pelo modelo de esferas rígidas de enskog e a atração à longa distância é descrita utilizando um potencial médio. por intermédio da análise multi-escala de chapman-enskog, demonstra-se que as equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia são compatíveis com aquelas do modelo de interface difusa. objetivando a obtenção de um modelo mínimo, são realizadas simplificações nas equações cinéticas que não comprometem o comportamento macroscópico. o estudo de uma interface líquido-vapor em equilíbrio permite a derivação de expressões para o perfil de densidade na interface e para a tensão superficial, assim como comprova que o modelo contínuo recupera corretamente as densidades de saturação previstas pelas leis da termodinâmica. a forma discreta para a equação cinética é então obtida aplicando-se o método das abscissas prescritas em conjunto com uma nova forma discreta de terceira ordem para o termo advectivo da equação de boltzmann. a validação numérica do método discreto é realizada por meio da medida da velocidade do som, da obtenção da curva de coexistência, da conferência da lei de laplace assim como da relação teórica para a tensão superficial. tais simulações são realizadas utilizando as equações de estado de van der waals, redlich-kwong, redlich-kwong-soave, peng-robinson e carnahan-starling. os resultados demonstram que a inconsistência termodinâmica apresentada por métodos anteriores é eliminada com a utilização do termo de advecção de terceira ordem. por fim, o método é aplicado no estudo da coalescência entre duas gotas e no crescimento de bolhas em um meio líquido. observa-se uma boa concordância com as correlações teóricas e dados experimentais disponíveis.
Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.92676
ODS 1 | ODS 2 | ODS 3 | ODS 4 | ODS 5 | ODS 6 | ODS 7 | ODS 8 | ODS 9 | ODS 10 | ODS 11 | ODS 12 | ODS 13 | ODS 14 | ODS 15 | ODS 16 |
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4,58% | 4,93% | 5,56% | 4,36% | 4,83% | 4,83% | 8,96% | 7,22% | 7,30% | 4,76% | 8,77% | 5,09% | 5,18% | 6,33% | 4,96% | 12,33% |
ODS Predominates


4,58%

4,93%

5,56%

4,36%

4,83%

4,83%

8,96%

7,22%

7,30%

4,76%

8,77%

5,09%

5,18%

6,33%

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12,33%