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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



CONTEÚDO

• INTRODUÇÃO

• MODELAGEM CFD

• ANÁLISE DO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO

• ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO

• CONCLUSÃO

INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO



Proposta

MODELAGEM CFD

MODELAGEM CFD



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

MODELAGEM CFD



Representação Geométrica dos Dutos

Razão de Curvatura

Torção

Configuração BasePasso

MODELAGEM CFD



Geração e Teste de Independência de Malha

Parâmetros de Malha

MODELAGEM CFD



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

MODELAGEM CFD



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

MODELAGEM CFD




YPlus

MODELAGEM CFD




Erro Quadrático Médio Normalizado

Tempo de Convergência

MODELAGEM CFD



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



Fenômeno de separação: Duto Reto vs Duto Helicoidal


SEPARAÇÃO



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


SEPARAÇÃO



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

y

x


SEPARAÇÃO



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


SEPARAÇÃO



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


SEPARAÇÃO


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


SEPARAÇÃO



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


SEPARAÇÃO



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

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NO FENÔMENO DE

SEPARAÇÃO

INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA



Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Diâmetro Interno

1 in

2 in4 in

3 in




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

60 mm

120 mm

180 mm

240 mm

300 mm




Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Passo

120 mm




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

CONCLUSÃO

OBRIGADO!!!

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