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Título: Simulação numérica do escoamento de uma gota de óleo em água através de capilares com garganta
Autor(es): Fejoli, Rômulo Fieni
Orientador: Romero, Oldrich Joel
Data do documento: 13-Jul-2016
Citação: FEJOLI, Rômulo Fieni. Simulação numérica do escoamento de uma gota de óleo em água através de capilares com garganta. 2016. 151 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo, São Mateus, 2016.
Resumo: Neste trabalho, é investigada a dinâmica interfacial de uma gota de óleo em água que flui através de um capilar reto e com garganta com geometria axial. O problema bidimensional, transiente, de fluidos newtonianos incompressíveis, bifásico, com forças de inércia pequenas, representa de forma simplificada, o que ocorre no reservatório de petróleo na escala microscópica durante a mobilização das gotas de óleo. A solução numérica do problema com interface é obtida pelo acoplamento dos métodos VOF (Volume of Fluid) e Level-set. Os resultados mostram que a dinâmica do processo do escoamento da gota de óleo, principalmente em capilares com garganta, provoca uma redução de mobilidade do escoamento, traduzido pelo parâmetro fator de bloqueio, o qual é influenciado pelos parâmetros adimensionais: número de capilaridade, razão de viscosidades e razões de diâmetros (da gota e do capilar). Obteve-se uma correlação destes parâmetros com o fator de bloqueio, em que seu valor decai para valores abaixo de um, com o aumento da razão de viscosidade e do tamanho da gota, e também uma pequena sensibilidade com a diminuição do número de capilaridade. De uma forma geral, a gota de óleo se deforma em maior ou menor grau em resposta aos parâmetros adimensionais, apresentando maior deformação com a diminuição da razão de viscosidades e do número de capilaridade. A presença da garganta aumenta significativamente a pressão assim como a velocidade de escoamento na garganta. Todas as simulações foram realizadas no software comercial ANSYS® Fluent® por meio de um longo processo de aprendizagem que permitiu adquirir conhecimentos importantes para este trabalho.
This study is responsible for analyze the oil drop interfacial dynamics in water, which flows through a straight capillary and straight capillary with throat, both with axial geometry. The two-dimensional, transient, incompressible newtonian fluids, biphasic problem with small inertial forces, represents with a simplified form what happens in oil reservoir on the microscopic scale during the oil drops mobilization. The interface problem numerical solution is obtained by coupling the VOF (Volume of Fluid) and Level-Set methods. The results show that the dynamics of the motion process of the oil drop, mostly in capillaries with throat, result in reduced flow mobility, explained by the blocking factor parameter, being controlled by the dimensionless parameters: capillarity number, viscosity ratio and ratios of diameters (drop and capillary). It was obtained an interconnection between the parameters with the blocking factor, and its decay to values below one, with the viscosity ratio and the drop size rise and also a low sensitivity by reducing the number of capillarity. Overall, the oil drop deforms to a greater or lesser degree in response to the dimensionless parameters, showing a greater deformation with decreasing of the viscosity ratio and the number of capillarity. The presence of the throat significantly increases the pressure drop as well as the flow speed in the throat. All simulations were performed in the commercial software ANSYS® FLUENT® through a long learning process that allowed the acquisition of important knowledge to this work.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/8426
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