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Effects of sub-grid gas turbulence on the meso-scale hydrodynamics of fluidized gas-solid flows (2018)

  • Authors:
  • Autor USP: MOUALLEM, JOSÉ - EESC
  • Unidade: EESC
  • Sigla do Departamento: SEM
  • Subjects: FLUIDIZAÇÃO; TURBULÊNCIA; ESCOAMENTO BIFÁSICO
  • Keywords: MODELAGEM DE DOIS FLUIDOS; MODELAGEM SUB-MALHA; SIMULAÇÃO ALTAMENTE RESOLVIDA
  • Language: Inglês
  • Abstract: Modelos filtrados de dois-fluidos usados em simulações de grandes escalas de escoamentos fluidizados de gás-sólido de risers industriais exigem fechamentos para parâmetros filtrados tais como as tensões filtradas e residuais, e forças interativas interfases, principalmente arrasto efetivo. Modelos de fechamento para estes parâmetros filtrados podem ser gerados a partir de procedimentos de media aplicados sobre resultados de simulações altamente resolvidas com modelagem microscópica de dois-fluidos. Este trabalho é uma contribuição neste contexto. Modelos de fechamento recentes para parâmetros filtrados tem sido formulados em função de tamanho de filtro, fração volumétrica de sólido filtrada, e velocidade de deslizamento filtrada. Estudo recente mostrou que variáveis de macro-escalas como fração volumétrica de sólido e número de Reynolds de gás médios no domínio também afetam significativamente os parâmetros filtrados. No presente trabalho, além dessas variáveis filtradas e de macro-escala, os efeitos de duas novas variáveis sobre os parâmetros filtrados são investigados: energia cinética filtrada do sólido e turbulência sub-malha do gás. Em relação à energia cinética filtrada do sólido, mostra-se que a sua consideração refina as correlações em questão, contribuindo assim para melhor acuracidade. Com relação à turbulência do gás, a literatura mostra que não tem efeitos significativos no movimento de particulados de elevados números de Stokes. Acrescentando à literatura, este trabalho investiga os efeitos da turbulência sub-malha do gás sobre estruturas de meso-escala formados de particulados de elevados números de Stokes. Os resultados mostraram que a turbulência sub-malha do gás não tem efeitos significativos sobre estruturas de meso-escalas e parâmetros filtrados correspondentes. O código aberto MFIX foi usado para todas as simulações.Faixas de concentração diluída de sólido e número de Reynolds típicos de escoamentos em risers foram considerados. Um modelo modificado de dois fluidos com formulação microscópica foi utilizado. A turbulência sub-malha do gás foi gerada por meio de um procedimento de 'forcing function' que foi implementado no espaço físico, sobre o termo fonte gravitacional da equação de momentum da fase gás. Primeiramente, simulações numéricas da fase gás foram realizadas separadamente, levando-se em conta dados disponíveis na literatura, a fim de gerar um campo de gás turbulento e calibrar a intensidade de turbulência. Posteriormente, a 'forcing function' foi introduzida no modelo de dois-fluidos e vários escoamentos de gás-sólido foram simulados. Enquanto os resultados obtidos mostram a necessidade de consideração de variáveis adicionais para correlação de parâmetros filtrados, também deixam claro a necessidade de desenvolvimentos mais aprofundados na busca de melhor acuracidade
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 17.10.2018
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      MOUALLEM, Joseph; MILIOLI, Fernando Eduardo. Effects of sub-grid gas turbulence on the meso-scale hydrodynamics of fluidized gas-solid flows. 2018.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-08112018-170038/pt-br.php >.
    • APA

      Mouallem, J., & Milioli, F. E. (2018). Effects of sub-grid gas turbulence on the meso-scale hydrodynamics of fluidized gas-solid flows. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-08112018-170038/pt-br.php
    • NLM

      Mouallem J, Milioli FE. Effects of sub-grid gas turbulence on the meso-scale hydrodynamics of fluidized gas-solid flows [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-08112018-170038/pt-br.php
    • Vancouver

      Mouallem J, Milioli FE. Effects of sub-grid gas turbulence on the meso-scale hydrodynamics of fluidized gas-solid flows [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-08112018-170038/pt-br.php


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