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Título: Estudo do escoamento de fluidos de lei de potência e de Bingham em canal parcialmente poroso utilizando o método Lattice Boltzmann
Título(s) alternativo(s): Numerical analysis of power law and Bingham fluids flow in a channel partially filled by a porous domain using the Lattice Boltzmann method
Autor(es): Meira, Rodrigo Esperança da Cunha Pimentel de
Orientador(es): Junqueira, Silvio Luiz de Mello
Palavras-chave: Dinâmica dos fluidos
Escoamento
Materiais porosos - Dinâmica dos fluidos
Fluidodinâmica computacional
Engenharia térmica
Fluidos newtonianos
Engenharia mecânica
Fluid dynamics
Runoff
Porous materials - Fluid dynamics
Computational fluid dynamics
Heat engineering
Newtonian fluids
Mechanical engineering
Data do documento: 18-Nov-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MEIRA, Rodrigo Esperança da Cunha Pimentel de. Estudo do escoamento de fluidos de lei de potência e de Bingham em canal parcialmente poroso utilizando o método Lattice Boltzmann. 2016. 162 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: Neste trabalho, propõe-se o estudo numérico do escoamento de fluidos de lei de potência e Bingham junto à interface entre uma região livre e outra porosa (interface fluido-porosa) utilizando o método lattice Boltzmann. Para tanto, considera-se o escoamento entre placas planas e paralelas entre as quais se faz presente um meio poroso abordado de forma heterogênea (resolução espacial da ordem de grandeza dos poros), representado através de obstáculos sólidos quadrados uniformemente distribuídos na parte inferior do canal. As análises realizadas mostram o efeito dos diversos parâmetros adimensionais que descrevem o problema sobre o fator de atrito na região livre do canal. De um modo geral, constata-se que a discrepância entre os fatores de atrito na região livre do canal e para o escoamento entre placas planas e paralelas cresce com o aumento da porosidade e do número de Bingham e com as reduções do número de obstáculos que compõem o meio poroso, número de Reynolds e índice de lei de potência. Ademais, propõe-se a adaptação do modelo analítico para a representação da interface fluido- porosa para escoamento de fluido newtoniano proposto por Ochoa-Tapia e Whitaker (1995b) ao escoamento de fluido de lei de potência, verificando-se a possibilidade de incorporar o comportamento não newtoniano do fluido ao parâmetro empírico do modelo.
Abstract: The goal of this work is to numerically investigate the flow of power law and Bingham fluids next to the interface between a free and a porous region (fluid-porous interface) using the lattice Boltzmann method. For this, the flow between parallel plates partially filled by a porous material is studied, with the porous medium being represented by a set of solid square obstacles uniformly distributed in lower half of the channel. Results show the influence of non-dimensional parameters in the free region friction factor. In geral, it is observed that the friction factor decreases when porosity or Bingham number are increased and number of obstacles, Reynolds number or power law index are lowered. Moreover, it is porposed the application of the fluid-porous interface model proposed by Ochoa-Tapia e Whitaker (1995b) to the flow of power law fluids by varying the stress jump coefficient with the power law index.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2715
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