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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
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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
CONTEÚDO
• INTRODUÇÃO
• MODELAGEM CFD
• ANÁLISE DO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO
• ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO
• CONCLUSÃO
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INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO
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
Proposta
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MODELAGEM CFD
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MODELAGEM CFD
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
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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MODELAGEM CFD
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Representação Geométrica dos Dutos
Razão de Curvatura
Torção
Configuração BasePasso
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MODELAGEM CFD
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
Geração e Teste de Independência de Malha
Parâmetros de Malha
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MODELAGEM CFD
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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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MODELAGEM CFD
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
Geração e Teste de Independência de Malha
YPlus
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MODELAGEM CFD
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
Geração e Teste de Independência de Malha
Erro Quadrático Médio Normalizado
Tempo de Convergência
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MODELAGEM CFD
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
Re = 89000
Validação de Modelo: Patankar
Validação de Modelo: Yu et al
Re = 500
Re = 89000
Re = 500
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ANÁLISE DO FENÔMENO DE SEPARAÇÃO
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ANÁLISE DO FENÔMENO DE
SEPARAÇÃO
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Fenômeno de separação: Duto Reto vs Duto Helicoidal
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ANÁLISE DO FENÔMENO DE
SEPARAÇÃO
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
Fenômeno de Separação: Metodologia para Leitura dos Resultados – Caso Ideal
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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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ANÁLISE DO FENÔMENO DE
SEPARAÇÃO
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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Vazão de Líquido
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ANÁLISE DO FENÔMENO DE
SEPARAÇÃO
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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Vazão de Gás
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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
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ANÁLISE DO FENÔMENO DE
SEPARAÇÃO
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Influência dos Parâmetros Operacionais na Separação Gás-Líquido: Gota de Óleo
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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: Fração de Gás
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ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NO FENÔMENO DE
SEPARAÇÃO
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INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA
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Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Diâmetro Interno
1 in
2 in4 in
3 in
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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
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INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA
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Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Passo
120 mm
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INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA
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Análise CFD do Efeito da Geometria na Separação Gás-líquido (água-óleo) em Dutos Helicoidais
Influência da Geometria na Separação Gás-Líquido: Número de Voltas
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CONCLUSÃO
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OBRIGADO!!!