Estudo do escoamento turbulento em um canal formado por dois discos paralelos em rotação
| Autor: | Mazza, Ricardo Augusto, 1969 |
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| Přispěvatelé: | Rosa, Eugênio Spanó, 1958, Silveira Neto, Aristeu da, Mansur, Sergio Said, Llagostera Beltran, Jorge Isaias, Ganzarolli, Marcelo Moreira, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS |
| Rok vydání: | 2021 |
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| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) instacron:UNICAMP |
| DOI: | 10.47749/t/unicamp.2002.225639 |
| Popis: | Orientador : Eugenio Spano Rosa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: O escoamento entre dois discos em co-rotação é investigado numericamente visando explorar suas características turbulentas. O escoamento é caracterizado pelas duas componentes de velocidade principais, uma na direção radial e outra na direção tangencial aos discos. O escoamento, em regime permanente, isotérmico e incompressível, é modelado utilizando-se as equações de Navier-Stokes para os termos médios e a equação da massa. O tensor de Reynolds é determinado utilizando-se do modelo k-e padrão e também do modelo de duas camadas. A solução numérica é obtida utilizando-se da técnica de volumes mitos implementada no pacote comercial Phoenics (V 2.1 de 1994). Neste estudo a vazão entre os discos e sua rotação são dados de entrada do modelo. Um estudo paramétrico da variação da vazão e da rotação é conduzido visando obter sua influência no campo médio das velocidades, pressão bem como nas propriedades turbulentas. O estudo paramétrico mostra que a vazão e a rotação imprimem comportamentos distintos nos campos médios de velocidade e pressão. Para rotações elevadas a velocidade radial próxima à parede aumenta e diminui próximo ao meio do canal. A pressão neste caso crescer proporcional com o quadrado da distância radial. Este tipo de comportamento é característico de bombas centrífugas. Com vazões elevadas, o sistema tende a se comportar como um difusor radial com a pressão tendendo a aumentar com o inverso do quadrado do raio. A velocidade radial apresenta um máximo no centro do canal. A componente tangencial da velocidade do fluido se comporta com rotação de corpo rígido somente na parede dos discos, devido a condição de não-deslizamento imposta. Ela atinge aproximadamente 40% da velocidade rotacional dos discos no centro do canal Abstract: Turbulent through flow between two finite parallel co-rotating disks is investigated numerically. For this finite geometry the solutions were developed to a steady, isothermal and incompressible flow. The flow field is modeled using the averaged Navier Stokes equation and the mass conservation equation. The Reynolds stress are determined using the two turbulence models: the standard k-e model and the two layers model. The numerical solutions were obtained using the finite volume technique embodied on the commercial software Phoenics (V 2.1 of 1994). In this study the disk speed and through flow rate the fluid flow are taken as input data for the computacional model. A parametric study of different rotational speeds and through flow rates is conducted to analyze the influence of these variables on the mean velocity and pressure fields, as well as on the turbulent flow properties. The parametric study showed that the through flow rate and the rotational disk speed give different behavior on the mean velocity and pressure fields. For high rotational disk speed, the radial velocity exhibits a peak near the wall and then decays towards the center. The pressure grows proportional with the square of the radial distance, typical of centrifugal pumps behavior. High through flow rate imparts a radial diffuser behavior on the flow field, despite of the disks rotational speed. The pressure increases proportional to the inverse of the square radial distance as if the flow where inviscid. The radial velocity profile is likely to present a maximum at the channel center. The fluid rotational speed has a solid body behavior only at the disks surfaces due to the non-slip condition. At the center of the channel it decays to approximately 40% of the disks rotational speed. Doutorado Térmica e Fluídos Doutor em Engenharia Mecânica |
| Databáze: | OpenAIRE |
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