Simulação em Trifurcações Utilizando a Dinâmica dos Fluidos Computacional.

Abstract

Diferentes tipos de ramificações como bifurcações, trifurcações, manifolds etc. são utilizados nos sistemas de adução para transportar agua desde chaminés de equilíbrio o reservatório até as casas de máquinas para abastecer várias turbinas operando ao mesmo tempo. Esse arranjo apresenta pequenos custos de fabricação quando comparados com múltiplos sistemas de adução em paralelo. No entanto essas ramificações podem gerar elevadas perdas de carga. O objetivo deste trabalho é quantificar o coeficiente de perda de carga em função da vazão, empregando a dinâmica de fluidos computacional (CFD), e comparar os resultados obtidos com os disponibilizados na literatura. Para determinar o coeficiente de perda de carga foram analisadas três configurações de malhas: hexaédrica, tetraédrica e híbrida, considerando o escoamento em regime permanente. De acordo com as recomendações da literatura, o modelo de turbulência k-ω é utilizado, com refinamento perto da parede e verificando o y+. Os coeficientes de perda de carga da geometria inicial (ALSTOM®) são comparados com os resultados obtidos para trifurcações com mudanças na geometria e no perfil de velocidades na entrada da trifurcação. Além do coeficiente de perda é comparada a distribuição de vazão para cada ramificação e os efeitos dos vórtices nessas duas variáveis. A análise em regime não permanente foi feita para a vazão de projeto, aplicando um modelo de turbulência hibrido da segunda geração dos Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (2G-URANS), de acordo com a classificação feita por Fröhlich e von Terzi (2008). As variáveis analisadas no regime não permanente são o coeficiente de perda de carga e a distribuição da vazão.