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Doutorado - Rômulo Luis de Paiva Rodrigues

por dirppg-ct publicado 15/07/2020 11h18, última modificação 15/07/2020 11h18
Análise experimental e numérica da evolução dos parâmetros do escoamento bifásico gás-líquido em golfadas em uma tubulação horizontal
Quando
14/08/2020
de 09h00 até 13h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Via videoconferência - Teams
Pessoa de contato
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr.
Participantes
Orientador(a): Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. - UTFPR
Coorientador(a): Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. - UTFPR
Profa. Juliana Braga Rodrigues Loureiro, Dra. - UFRJ
Prof. Antonio Carlos Bannwart, Dr. - UNICAMP
Prof. Paulo Henrique Dias dos Santos, Dr. - UTFPR
Prof. Dalton Bertoldi, Dr. - FUNTEF/UTFPR
Examinador Suplente:
Prof. Marco José da Silva, Dr. - UTFPR
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Resumo: O escoamento bifásico no padrão golfadas, caracterizado pela alternância das fases líquida e gasosa, é encontrado majoritariamente em linhas de produção e transporte de petróleo e gás. A hidrodinâmica do escoamento em golfadas é importante para o dimensionamento de equipamentos industriais que lidam com este padrão de escoamento. O objetivo então foi analisar, experimentalmente e numericamente, a evolução do escoamento em golfadas de água e ar, em uma tubulação horizontal de 25,8 mm de diâmetro interno e 37,9 m de comprimento, no aparato experimental disponível no NUEM/UTFPR. Para a identificação e monitoramento dos principais parâmetros do escoamento foram utilizados cinco sensores resistivos posicionados ao longo da tubulação. Os experimentos foram conduzidos para diferentes combinações de vazão de água e ar para obter, após o processamento dos sinais, a velocidade de translação da bolha alongada, a frequência da célula unitária, os comprimentos do pistão de líquido e da bolha alongada, a fração de vazio na célula unitária e a queda de pressão. Simulações numéricas também foram realizadas, utilizando o modelo de seguimento de pistões desenvolvido no NUEM/UTFPR. As presenças do efeito de esteira, assim como das singularidades do modelo numérico foram avaliadas. Essas simulações possibilitaram comparações com os dados experimentais, e esforços foram concentrados na identificação de tendências e comportamentos em função de parâmetros adimensionais, velocidades superficiais dos fluidos e do diâmetro da tubulação. Os resultados, numéricos e experimentais, foram analisados utilizando funções densidade de probabilidade (PDF) tipo kernel, para discutir os comportamentos de seu formato em termos dos momentos estatísticos de terceira e quarta ordem (assimetria e curtose). Métodos de aderência (máxima verossimilhança e Kolmogorov-Smirnov) possibilitaram fazer inferências acerca do tipo de distribuição e também comparar os resultados numéricos e experimentais.
Palavras-chave: escoamento em golfadas, evolução do escoamento, caracterização experimental

Experimental and numerical analysis of the evolution parameters in the two-phase gas-liquid slug flow in a horizontal pipeline
Abstract: The two-phase slug flow pattern is characterized by alternating the liquid and gas phases. This flow is mostly found in pipelines of oil and gas production and transportation. The slug flow hydrodynamics is important in the design of facilities dealing with this flow pattern. The goal is to ensure an experimental and numerical analysis considering the influence of the flow evolution effect of water and air in a 25.8-mm ID pipe and 37.9-m long, in the experimental apparatus available in NUEM/UTFPR labs. Five resistive sensors are used to detect and track the typical structures of the slug flow. The experiments were made for different flow combinations of water and air to obtain after signal processing, the elongated bubble translational velocity, the unit cell frequency, the liquid slug and the elongated bubble lengths, the void fraction in the unit cell and the pressure drop. Numerical simulations were made using the slug tracking model developed in the NUEM-UTFPR labs. An evaluation of the inclusion of the wake effect as well the model singularities were made. These numerical simulations enabled comparison with the experimental data, and efforts were focused in trend detections and the behavior of dimensionless parameters, superficial fluid velocities and pipe diameter. The numerical and experimental results were analyzed using the kernel type probability density functions (PDF) to discuss the shape behavior considering the statistical moments of third and fourth orders (skewness and kurtosis). Goodness of fit tests (maximum likelihood and Kolmogorov-Smirnov) enabled inferences on distribution types and comparisons on the numerical and experimental tests.
Keywords: slug flow, flow evolution, experimental characterization


Lista de publicações: RODRIGUES, Rômulo LP et al. Experimental analysis of downward liquid-gas slug flow in slightly inclined pipes. Experimental Thermal and Fluid Science, v. 103, p. 222-233, 2019.

RODRIGUES, Rômulo LP et al. Statistical Features of the Flow Evolution in Horizontal Liquid-Gas Slug Flow. Experimental Thermal and Fluid Science, p. 110203, 2020.

Obs: Esta defesa será realizada exclusivamente através de videoconferência, caso tenha interesse em acompanhar, entre em contato com o orientador com pelo menos 24 horas de antecedência da data de realização.