Plateau-rayleigh instability in low-viscosity ratio stratified liquid-liquid flow (2024)
- Authors:
- Autor USP: LUGO, PEDRO JOSÉ MIRANDA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/T.18.2024.tde-13032025-101326
- Subjects: ESCOAMENTO BIFÁSICO; HIDRODINÂMICA
- Keywords: Curvatura da interface.; Instabilidade capilar.; Tensão interfacial.; Transição de padrão de escoamento.
- Language: Inglês
- Abstract: O escoamento estratificado líquido-líquido é um dos padrões de escoamento de fases separadas observados na natureza e muitas industrias, incluindo linhas submarinas offshore e poços direcionais. Esse escoamento ainda é um assunto em aberto devido à sua complexa interação interfacial e estabilidade hidrodinâmica restrita em condições operacionais específicas. A literatura reporta diferentes teorias que explicam a transição do escoamento estratificado. Uma teoria sugere que a curvatura da seção transversal da interface está relacionada à instabilidade capilar, cujo efeito é mais forte em altas frações volumétricas de água. No entanto, nenhum estudo quantifica esse efeito, e não há consenso sobre o mecanismo de instabilidade preponderante para as condições típicas de escoamento observadas na prática. Nesta tese, o efeito da tensão interfacial na transição do escoamento estratificado óleo-água em tubulação com baixo número Eötvös (Eo = 2,2 e 9,7) é medido usando técnicas ópticas em uma nova instalação experimental projetada e construída durante esta pesquisa. Diferentemente da maioria dos estudos, óleo mineral e água com baixa razão de viscosidade de 1,44 são usados como fluidos de trabalho. Velocimetria por imagem de partículas (PIV) foi usada para medir as quantidades hidrodinâmicas do escoamento estratificado óleo-água no plano longitudinal do escoamento. Propriedades geométricas e cinemáticas da onda interfacial nos planos longitudinal e transversal foram determinadas via fluorescência induzida por laser planar (PLIF). A velocidade da onda interfacial foi medida combinando as técnicas de dimensionamento de sombra e a função de correlação cruzada 1-D. Os prefis de velocidade axial mostraram um perfil com forma de S na fase acuosa causado pela força de arrasto exercida pelo óleo sobre a água.Os perfis de velocidade radial e as flutuações de velocidade sugeriram a presença de fluxo secundário.A tensão de cisalhamento total mudou de inclinação na interface óleo-água, o qual está relacionado à variação na intensidade da tensão cisalhamento turbulento ao passar de uma fase à outra. A curvatura da seção transversal da interface do escoamento foi medida pela primeira vez. Os resultados indicam que esta aumenta com o aumento da fração volumétrica de água. A análise de estabilidade hidrodinâmica linear indicou que a instabilidade capilar pode ser forte o suficiente para liderar o mecanismo de transição de escoamento estratificado para escoamento pistonado sob condições específicas de escoamento
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- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 03.12.2024
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
LUGO, Pedro José Miranda. Plateau-rayleigh instability in low-viscosity ratio stratified liquid-liquid flow. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-13032025-101326/. Acesso em: 27 dez. 2025. -
APA
Lugo, P. J. M. (2024). Plateau-rayleigh instability in low-viscosity ratio stratified liquid-liquid flow (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-13032025-101326/ -
NLM
Lugo PJM. Plateau-rayleigh instability in low-viscosity ratio stratified liquid-liquid flow [Internet]. 2024 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-13032025-101326/ -
Vancouver
Lugo PJM. Plateau-rayleigh instability in low-viscosity ratio stratified liquid-liquid flow [Internet]. 2024 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-13032025-101326/ - Levantamento de dados e modelagem da separação de gás em um separador gravitacional do tipo shroud invertido
- Plateau–Rayleigh instability in low-viscosity ratio stratified liquid–liquid flow
- A gas separation model for a downhole gravitational separator
- Identificação de estruturas turbulhonares a jusante de um modelo simplificado de válvula cardíaca do tipo "Valsalva sinuses" através da técnica de velocimetria por imagem de partículas (PIV)
- Experimental study of penetration depth produced by a plunging jet system
- Identificação de estruturas turbilhonares a jusante de um modelo simplificado de válvula cardíaca do tipo valsalva sinuses através da técnica de velocimetria por imagem de partículas (PIV)
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2024.tde-13032025-101326 (Fonte: oaDOI API)
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