Responsive image
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
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
ODS 16
ODS 1

4,58%

ODS 2

4,93%

ODS 3

5,56%

ODS 4

4,36%

ODS 5

4,83%

ODS 6

4,83%

ODS 7

8,96%

ODS 8

7,22%

ODS 9

7,30%

ODS 10

4,76%

ODS 11

8,77%

ODS 12

5,09%

ODS 13

5,18%

ODS 14

6,33%

ODS 15

4,96%

ODS 16

12,33%