Análise Numérica do Processo de Deslocamento de Líquidos Viscoplásticos em Tubos Capilares Por Injeção de Gás

Nome: Dione Alves de Sousa
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 26/11/2004
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Jose Soares Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Jose Soares Orientador
Paulo Roberto de Souza Mendes Examinador Externo
Rogério Silveira de Queiroz Examinador Interno
Wagner Luz Trindade Suplente Externo

Resumo: O deslocamento de fluidos em tubos capilares por injeção de gás ocorre em diferentes processos industriais como: a recuperação de óleos em meios porosos, o processo de revestimento de superfícies internas de tubos capilares e a produção de moldes vazados. Uma outra grande motivação para o estudo desse fenômeno é a análise do processo de deslocamento de muco em vias aéreas pulmonares. Visto que tais fenômenos são caracterizados pela presença de superfície livre, é fundamental o estudo da influência do número de capilaridade para sua compreensão. Ainda, freqüentemente, estão presentes nesses processos fluidos de natureza não Newtoniana, fazendo-se necessário o estudo dos efeitos de seus parâmetros reológicos.
Para modelar o comportamento não Newtoniano dos fluidos analisados, utiliza-se o modelo de Fluido Newtoniano Generalizado (FNG) com duas funções de viscosidade: a power law para prever o comportamento pseudo-plástico, e a de Papanastasiou para prever o comportamento viscoplástico dos materiais. O presente trabalho focaliza seu estudo na previsão numérica da fração de massa depositada na parede do tubo, por ser um parâmetro fundamental nos processos anteriormente citados. Além disso, a forma da interface e o padrão de linhas de corrente também são analisados. As equações governantes do problema são resolvidas acopladamente através da técnica de Elementos Finitos com aproximação de Galerkin.
Algumas hipóteses são feitas visando à simplificação do problema por considerar que não representam perda de generalidade. Por tratar-se de escoamento lentos de fluidos muito viscosos em tubos capilares, são desprezados os efeitos da inércia e do empuxo. Além disso, com conveniente mudança de referencial pode-se tratar o problema como permanente.
Os resultados são comparados com outros trabalhos numéricos e experimentais presentes na literatura. Essas comparações mostram uma boa concordância para os casos com fluidos Newtonianos e não Newtonianos com abordagem numérica e qualitativamente para abordagens experimentais com fluidos não Newtonianos.

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