Estudo do escoamento de jatos turbulentos e induções secundárias com aplicação em queimadores industriais

CANTON, Paulo Roberto

dc.creator	CANTON, Paulo Roberto
dc.date.issued	2003-09-29
dc.identifier.uri	https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3492
dc.description.abstract	The development of a mathematical model and a computational code that simulate a two-dimensional, incompressible and isotherm of turbulent jets and secondary inductions are presented in this work. The computational program uses a method called Finite Volumes Method, [Patankar, 1980] in order to solve the spatial equations. The model of turbulence k - e is tested and compared. The development of the physic domain is done by means of Staggered Grid strategy and the SOLA (Solution Algorithm) Method [Hirt et al., 1975]. Two convective schemes are presented, the UPWIND scheme and the QUICK scheme. The linear equation system solution is obtained by applying the Choleski Method [ Brebbia, 1978]. The checking of results obtained from the program, in FORTRAN language, is presented. It obtains for laminar flow, inside square cavity, results from the program which fitted satisfactory with the ones from the literature. Comparing the components profiles of mean velocities, in the middle of cavity, for different Reynolds numbers, with the standard results from Burggraf (1966), they converged up to more than 10.000 iterations for all cases presented. It determines with turbulent flows, inside circular ducts, the components profiles of axial mean velocities, the kinetic energy of turbulence, and the square and mixed Reynolds tensors. The results are compared to available experimental data. Tests were performed for a circular pipe with a length-to-diameter ratio of 57,4. The flows are atmosphere air getting with flat profiles of velocities, in order to obtain velocities profiles when a steady-state is establish inside the duct. To compare the results obtained with experimental data gotten from Razinsky and Brighton (1971) and also with simulated from Jen (1989), it uses a Pentium III computer, 850 MHz, 128 Ram. It has been found that results obtained with the method developing in this work are in better agreement with the experimental data than those obtained from other simulation method. The computational time is approximately 5 minutes when compare the results simulated using a same grid (20 X 15). A grid test is realized in order to define the converged grid. The converged grid is 60 X 30 and the computational time, approximately 28 minutes.	pt_BR
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal de Itajubá	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Escoamento bidimensional	pt_BR
dc.subject	Escoamento de jatos turbulentos	pt_BR
dc.subject	Induções secundárias	pt_BR
dc.subject	Queimadores industriais	pt_BR
dc.title	Estudo do escoamento de jatos turbulentos e induções secundárias com aplicação em queimadores industriais	pt_BR
dc.type	Dissertação	pt_BR
dc.date.available	2023-02-10
dc.date.available	2023-02-10T16:45:22Z
dc.date.accessioned	2023-02-10T16:45:22Z
dc.creator.Lattes	http://lattes.cnpq.br/8201600998554979	pt_BR
dc.contributor.advisor1	MANZANARES FILHO, Nelson
dc.contributor.advisor1Lattes	http://lattes.cnpq.br/3703215687960139	pt_BR
dc.contributor.advisor-co1	PIRANI, Marcelo José
dc.contributor.advisor-co1Lattes	http://lattes.cnpq.br/7690272078105697	pt_BR
dc.description.resumo	A elaboração de um modelo matemático e o desenvolvimento de um código computacional que simule o escoamento bidimensional, incompressível e isotérmico de jatos turbulentos e induções secundárias, são apresentados neste trabalho. O programa computacional que simula o escoamento, utiliza o Método dos Volumes Finitos [Patankar,1980] para a discretização espacial das equações. O modelo de turbulência k - e é testado e comparado. A discretização do domínio físico é feita utilizando o princípio da Malha Deslocada (Staggered Grid) e o método semi-implícito SOLA (Solution Algorithm) [Hirt et al.,1975]. Para os termos convectivos os esquemas UPWIND e QUICK são apresentados. A resolução do sistema linear de equações resultante é feita através do método de Choleski [Brebbia, 1978]. A validação dos resultados obtidos pelo programa, em linguagem FORTRAN, é apresentada. Para um caso laminar, cavidade quadrada, os resultados do programa ajustam-se satisfatoriamente com os dados da literatura. Comparando os perfis das componentes de velocidade, no centro da cavidade, para diferentes números de Reynolds, com os resultados padrões de Burggraf (1966), verifica-se a convergência dos valores de velocidade, acima de 10.000 iterações para os casos apresentados. Com escoamentos turbulentos, em dutos circulares, determinam-se os perfis da componente média de velocidade axial, da energia cinética de turbulência e dos tensores misto e quadrático de Reynolds. Os resultados são comparados com os dados experimentais disponíveis. No presente trabalho a simulação é feita com um tubo com relação comprimento- diâmetro de 57,4. As correntes, que penetram no duto, são de ar atmosférico entrando com perfis chatos de velocidade, desejando-se obter os perfis de velocidade quando se estabelece o regime estacionário no interior do referido duto. Uma comparação dos resultados obtidos, utilizando um computador Pentium III, 850 MHz, 128 Ram, é feita com valores experimentais reportados por Razinsky e Brighton (1971), e também com os simulados por Jen (1989), disponíveis na literatura. Os perfis de velocidade obtidos pela simulação de acordo com o método desenvolvido neste trabalho, aproximam-se mais, de um modo geral, daqueles obtidos nos experimentos de Razinsky e Brighton (1971), do que na simulação apresentada por Jen (1989). O tempo computaciona l é de aproximadamente 5 minutos quando se comparam os resultados simulados utilizando a mesma malha (20X15). Um teste de malha é realizado, sendo a malha 60X30, a malha convergida e o tempo computacional aproximadamente de 28 minutos.	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.department	IEM - Instituto de Engenharia Mecânica	pt_BR
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica	pt_BR
dc.publisher.initials	UNIFEI	pt_BR
dc.subject.cnpq	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA	pt_BR
dc.relation.references	CANTON, Paulo Roberto. Estudo do escoamento de jatos turbulentos e induções secundárias com aplicação em queimadores industriais. 2003.128 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2003.	pt_BR