Modelagem de interfaces em escoamentos bifásicos de fluidos viscoelásticos usando o software HiG-Flow

Nesta tese, investigou-se a influência da viscoelasticidade em fenômenos de escoamento bifásico, incompressíveis, imiscíveis e isotérmicos. Para isso, foram implementados métodos numéricos no software HiG-Flow, com o objetivo de resolver o conjunto de equações que modela esses fenômenos. O método da...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Silva, Aquisson Theyllon Gomes da
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2025
País:Brasil
Institución:Universidade de São Paulo (USP)
Repositorio:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Idioma:portugués
OAI Identifier:oai:teses.usp.br:tde-07082025-150725
Acceso en línea:https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-07082025-150725/
Access Level:acceso abierto
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description Nesta tese, investigou-se a influência da viscoelasticidade em fenômenos de escoamento bifásico, incompressíveis, imiscíveis e isotérmicos. Para isso, foram implementados métodos numéricos no software HiG-Flow, com o objetivo de resolver o conjunto de equações que modela esses fenômenos. O método da fração de volume do fluido (VOF-3D), que descreve a interface implicitamente, foi implementado para modelar a interface em escoamentos bifásicos. Além disso, melhorias foram feitas nos algoritmos VOF-2D implementados em versões anteriores do software. O transporte da interface foi realizado utilizando o tradicional método PLIC (Piecewise- Linear Interface Calculation) do VOF. A tensão interfacial foi calculada com o modelo CSF (Continuum Surface Force), e a curvatura interfacial, que aparece no termo de tensão interfacial, foi determinada pelo método da função altura (HF). Para caracterizar a viscoelasticidade, foram utilizados os modelos constitutivos Oldroyd-B e Giesekus. A estabilização numérica foi realizada utilizando a técnica EVSS (Elastic Viscous Split Stress), que permitiu obter soluções convergentes para o sistema de equações que descreve o escoamento de fluidos viscoelásticos. Além disso, a raiz quadrada foi usada como função de transformação do tensor de conformação, estabilizando os métodos numéricos utilizados nas equações constitutivas. Os resultados foram obtidos por meio da simulação de problemas clássicos da literatura, com destaque para aqueles envolvendo a ascensão de bolhas. O módulo bifásico desenvolvido no HiG-Flow permite a consideração de diferentes modelos constitutivos para cada uma das fases do escoamento bifásico, possibilitando simular escoamentos complexos, como aqueles onde uma fase é descrita pelo modelo Oldroyd-b e a outra fase é descrita pelo modelo Giesekus, por exemplo.
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