Fenômeno de Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais: um estudo CFD

Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais

Francisco R. M. da Mota, Daniel J. Pagano, Agustinho Plucenio

Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

Fenômeno de Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais: um estudo CFD

Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais

CONTEÚDO

• INTRODUÇÃO

• MODELAGEM CFD

• ANÁLISE DO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO

• ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO

• CONCLUSÃO

INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO

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Proposta

MODELAGEM CFD

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Monofásico e Multifásico (Multifluido – Abordagem Euleriana-Euleriana)•Isotérmico;•Sem transferência de calor;•Sem transferência de massa;•Fechamento estabelecido pelo coeficiente de arrasto (Modelo de Ishii-Zuber) e somatório das frações volumétricas igual a 1;•Modelo de turbulência SST com tratamento de parede automático.

Modelos

Discretização

Método dos Volumes Finitos•Prismas•TetraédrosInterpolação•High ResolutionAcoplamento Pressão-velocidade•Implementado por meio de uma pseudo-equação de quantidade de movimentoSolução Linear•Técnica Incomplet Lower Upper acelerada pelo Método MultiGrid

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Representação Geométrica dos Dutos

Razão de Curvatura

Torção

Configuração BasePasso

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Geração e Teste de Independência de Malha

Parâmetros de Malha

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Velocidade Prescrita

Velocidade Prescrita

Condições de Contorno

Casos

• Teste de Malha e Validação• Análise do Fenômeno de Separação

• Geometria• Parâmetros Operacionais

Entrada

Saída

Hidraulicamente LisaParede

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Condições de Contorno

Casos

• Teste de Malha e Validação• Análise do Fenômeno de Separação

• Geometria• Parâmetros Operacionais

Condição de Pressão

Vazão Mássica PrescritaEntrada

Saída

Hidraulicamente LisaParede

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Geração e Teste de Independência de Malha

YPlus

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Geração e Teste de Independência de Malha

Erro Quadrático Médio Normalizado

Tempo de Convergência

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Re = 89000

Validação de Modelo: Patankar

Validação de Modelo: Yu et al

Re = 500

Re = 89000

Re = 500

ANÁLISE DO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Fenômeno de separação: Duto Reto vs Duto Helicoidal

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Fenômeno de Separação: Metodologia para Leitura dos Resultados – Caso Ideal

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Fenômeno de Separação: Metodologia para Leitura dos Resultados – Caso Ideal

y

x

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SEPARAÇÃO

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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Vazão de Líquido

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Vazão de Gás

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Análise CFD do efeito da geometria na separação gás-líquido (água-óleo) em dutos helicoidais

Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Bolha de Gás

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Gota de Óleo

ANÁLISE DO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Fração de Gás

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA

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Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Diâmetro Interno

1 in

2 in4 in

3 in

INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA

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Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Raio de Curvatura

60 mm

120 mm

180 mm

240 mm

300 mm

INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA

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Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Passo

120 mm

INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA

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Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Número de Voltas

CONCLUSÃO

OBRIGADO!!!