Você está aqui: Página Inicial > Defesas > Mestrado - Yamid José García Blanco
conteúdo

Mestrado - Yamid José García Blanco

por dirppg-ct publicado 07/11/2019 14h56, última modificação 07/11/2019 14h56
Visualização do escoamento de fluido viscoplástico em contração abrupta com a técnica de Velocimetria por Imagens de Partículas (PIV)
Quando
22/11/2019
de 09h00 até 12h00
(America/Sao_Paulo / UTC-200)
Onde
Sede Ecoville: Miniauditório Sala EN-101
Pessoa de contato
Prof. Admilson Teixeira Franco, Dr. - UTFPR
Participantes
Orientador(a): Prof. Admilson Teixeira Franco, Dr. - UTFPR
Coorientador(a): Eduardo Matos Germer, Dr. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente:Admilson Teixeira Franco, Dr. - UTFPR
Prof. Diogo Berta Pitz, Dr. - UFPR
Prof. Guilherme Henrique Fiorot, Dr. - UFRGS
Prof. Cezar Otaviano Ribeiro Negrão - UTFPR
Adicionar evento ao calendário
iCal

Resumo: O escoamento de fluidos viscoplásticos através de contrações súbitas podem ser encontrados em vários processos industriais, como na extrusão de polímeros, bombeamento de alimentos e na perfuração de poços de petróleo. No entanto, não existem estudos experimentais suficientes na visualização deste tipo de fluxo. Este trabalho apresenta um estudo experimental do escoamento de fluido viscoplástico em um loop cilíndrico com uma contração axissimétrica (razão de contração 1,85). Soluções aquosas com diferentes percentagens de peso de Carbopol são usadas como fluido viscoplástico, caracterizado pelo modelo de Herschel-Bulkley. A Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV) é utilizada como a técnica de visualização para obter medidas detalhadas da velocidade média, flutuações de velocidade (axial e radial) e geração de estruturas de vórtices. Uma etapa de validação da metodologia utilizada com a técnica de PIV foi realizada para água em um tubo reto, em condições turbulentas. Os dados foram comparados com dados numéricos e outros estudos na literatura. Para o escoamento viscoplástico através da contração foi estudada a velocidade axial média, a dependência da aparência da estrutura do vórtice e das zonas não cisalhadas nos cantos de contração e na região do plugue, e a variação das perdas de pressão com o aumento do número de Reynolds. Quando o número Reynolds está próximo do regimen turbulento, maiores taxas de cisalhamento são geradas na contração, reduzindo a área das regiões não-cislahdas e promovendo a aparência de grandes estruturas de vórtice nos cantos da contração.

Palavras-chave: Fluido viscoplástico, Herschel-Bulkley, estudo experimental, contração, não cisalhado, PIV.

 

Visualization of viscoplastic fluid flow in an abrupt contraction using Particle Image Velocimetry

Abstract: The viscoplastic fluid flow of Carbopol solutions is investigated in the following experimental study, for laminar and turbulent regime through an abrupt contraction with an aspect ratio of beta=1.85. The pressure drop profile and the pressure drop coefficient at the contraction is obtained for different entrance Reynolds numbers, Re'D. The velocity vector fields are obtained for ReD between 1 and 10000, using the Particle Image Velocimetry (PIV-2D). Mean velocity vector field and first-order turbulent quantities such radial and axial velocity fluctuations are obtained, as well as centerline velocity behavior, vortex structures, and visualization of unyielded regions. It was observed that the pressure drop coefficient for viscoplastic fluid flow is dependent on the laminar regime, and reaches a constant value for turbulent conditions, exhibiting good agreement with data on the literature. The velocity profiles along the test section present lower values than those obtained for Newtonian fluids for both regimes and varies their behavior according to the rheological properties for each viscoplastic fluid. Besides, the turbulent fluctuations approach to the Newtonian behavior, with a slight difference for the radial profiles. The unyielded regions are deformed as the Reynolds number is increased and are replaced for vortex structures as the flow reaches transitional conditions, obtaining a variation of an effective diameter at the entrance of the contraction. The development of the vortex structure was studied using quantitative techniques based on the strain rate and the vorticity tensors, to gain accurate and better information about the behavior for these structures into the viscoplastic fluid flow. Finally, a linear relation was found for the entrance Reynolds number and the Reynolds number at the contraction plane, which is not dependent on the rheological parameters due to the high shear rates in this region.

Keywords:Viscoplastic fluid, experimental study, abrupt contraction, PIV.


Lista de publicações:
Y. Garcia, V. Yoshiharu, E. Germer and A. Franco. Visualization of viscoplastic fluid flow in an abrupt contraction using particle image velocimetry. COB-2019-0592, Internacional Congress of Mechanical Engineering.