Simulação numérica de escoamentos multifásicos 3D em malhas hierárquicas adaptativas

Resumen

Indústrias tem grande interesse em escoamentos com fronteiras livres, envolvendo um ou mais fluidos, pois esses estão presentes em diversos processos tais como refino e transporte de petróleo, escoamentos em reatores químicos, extrusão e injeção de plásticos e outros mais. No refino de petróleo, por exemplo, o processo envolvido tem presente, em várias de suas etapas, escoamentos multifásicos de fluidos imiscíveis. Além disso, há um interesse crescente em problemas de escoamentos multifásicos em microescala envolvendo a dinâmica de bolhas em escalas menores que 1 mm. O objetivo deste trabalho é estudar técnicas numéricas precisas para simular escoamentos multifásicos com fluidos imiscíveis e implementar uma ferramenta computacional paralela para simular tais escoamentos utilizando malhas hierárquicas adaptativas e diferenças finitas. Para resolver escoamentos multifásicos foi adotado um modelo de força superficial contınua que propõe resolver um único conjunto de equações para todos os fluidos do escoamento, incorporando as tensões interfaciais com a adição de um termo especıfico. Cada fluido do escoamento tem propriedades (massa especıfica e viscosidade) especıficas, assim ao representar todos os fluidos do escoamento por um único conjunto de equações tem-se uma descontinuidade nessas propriedades. Para modelar os escoamentos estudados utilizou-se as equações de Navier-Stokes