Dissertação

Simulation of liquid emptying from horizontal and inclined tubes with Smoothed Particle Hydrodynamics EVALUATED

Diversos processos de esvaziamento de tubos são frequentemente encontrados na indústria, relacionados com aplicações de abastecimento de água, esgotos, e de centrais hidráulicas e nucleares. Escoamentos variáveis, com fronteira livre e grandes variacções de pressão podem ocorrer durante estes processos e afectar o funcionamento do sistema de tubagem, os seus suportes, e o próprio escoamento. Nesta tese, propomos a aplicacão de um método numérico relativamente recente, designado por Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), ao problema de esvaziamento de um tubo inicialmente fechado, no qual uma das extremidades é subitamente aberta e por onde o líquido flui livremente para o exterior. O SPH é um método sem malha o qual, devido à sua natureza Lagrangiana, é adequado para problemas com domínios dinâmicos, fronteiras livres e regiões de impacto. Aqui o fluído é modelado pelas equações de Euler para escoamentos incompressíveis. Pela primeira vez, são abordados problemas de esvaziamento de tubos horizontais e inclinados através do SPH, sendo a implementação do método feita através de um código Matlab. Diversas simulações numéricas são realizadas de forma a estudar a influência do tamanho do tubo e do ângulo de inclinação na física destes processos de esvaziamento. Através de uma quantidade adimensional, o número de Froude, é possível comparar valores teóricos com simulações da velocidade de deslizamento e avaliar a precisão e estabilidade das simulações. Os resultados obtidos são posteriormente usados para validar resultados experimentais, teóricos ou resultantes de outras simulações.
fluído invíscido, escoamento incompressível, fronteira livre, esvaziamento de tubos, Smooth Particle Hydrodynamics, simulações numéricas

Dezembro 7, 2017, 12:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

A.S. (Arris) Tijsseling

TU/e Technische Universiteit Eindhoven

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Ana Leonor Mestre Vicente Silvestre

Departamento de Matemática (DM)

Professor Auxiliar