ESTUDO ANALÍTICO, NUMÉRICO E EXPERIMENTAL DE UM DISPOSITIVO ATENUADOR TUBULAR PARA ESCOAMENTOS INTERMITENTES
Nome: MICHEL DE OLIVEIRA DOS SANTOS
Data de publicação: 20/10/2025
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| BRUNO VENTURINI LOUREIRO | Examinador Externo |
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Coorientador |
| FÁBIO PEREIRA DOS SANTOS | Examinador Externo |
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Presidente |
| ROGERIO RAMOS | Examinador Interno |
Páginas
Resumo: Atenuadores são amplamente utilizados em sistemas industriais de bombeamento para reduzir pulsações de pressão e vazão que geram ruídos, vibrações e instabilidades de processo. Nos modelos convencionais, gases comprimidos (como nitrogênio ou ar seco) atuam como meio deformável; porém, visando maior confiabilidade, um atenuador pode ser projetado para operar sem gás comprimido, desde que mantenha desempenho adequado na faixa de frequências de interesse. Embora técnicas numéricas tridimensionais revelem comportamentos não reproduzidos por modelos simplificados, estes permanecem úteis por permitirem análises gerais com baixo custo computacional. Neste trabalho, desenvolveuse e aplicou-se um modelo de parâmetros concentrados para estimar a atenuação da amplitude de vazão de escoamentos intermitentes em um atenuador de geometria tubular sem uso de câmaras de gases comprimidos. O dispositivo também foi analisado por meio de um modelo tridimensional com interação fluido-estrutura (FSI), em regime laminar. Experimentalmente, avaliaram-se dois atenuadores tubulares, de complacências distintas, sob escoamento pulsante em regime laminar e turbulento, em duas configurações: em linha e em apêndice. A solução analítica do modelo Windkessel de dois elementos indicou que a atenuação depende da frequência adimensional () e do parâmetro adimensional KRCL, sendo independente de Reta. Uma modificação do modelo foi proposta para incluir a dependência com Reta em regime turbulento. Simulações FSI foram realizadas para dois valores de KRCL (1, 75×104 e 3, 50×104), dois níveis de Reta (750 e 1500) e seis valores de (20 a 160), confirmando a coerência qualitativa com o modelo analítico e revelando dependência adicional com Reta devido à pressão interna média. Nos testes turbulentos
(17140 < Reta < 45700, 168 < < 450), a atenuação aumentou com ambos os parâmetros. O atenuador de Dd = 36 mm atingiu 85%, enquanto o de Dd = 32 mm alcançou 75,6%, porém com amplificação oscilatória em diversas condições (até –36%), atribuída à menor complacência e a não linearidades geométricas e constitutivas. A relação entre as atenuações não seguiu linearmente a razão entre as complacências, indicando comportamento complexo e dependente da interação entre múltiplas componentes harmônicas. Nos testes laminares (865 < Reta < 2212, 8,9 < < 24,5), a atenuação variou entre 17,9% e 78,1%, sem ocorrência de atenuação negativa, com desempenho semelhante entre os arranjos em linha e em apêndice. Em ambas as faixas de regime, a tendência de aumento da atenuação com e Reta foi mantida, indicando que o desempenho do atenuador depende principalmente da resposta da complacência às flutuações de pressão e vazão.
Palavras-chave: Interação fluido-estrutura. Dinâmica dos fluidos computacional
