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CONEM 2018
X Congresso Nacional de Engenharia Mecânica
ESTUDO NUMÉRICO DE ESCOAMENTOS EM TUBOS CIRCULARES COM INSERÇÃO DE UMA FITA HELICOIDAL
Submission Author:
Pedro Paulo Silva de Almeida , DF
Co-Authors:
Pedro Paulo Silva de Almeida, José Leandro Cardoso Rivera Vila, Tiago de Melo
Presenter: Pedro Paulo Silva de Almeida
doi://10.26678/ABCM.CONEM2018.CON18-0755
Abstract
O escoamento turbulento em tubos circulares com inserção de dispositivos geradores de vórtices, tem sido amplamente estudado ao longo dos anos, devido a sua capacidade de reproduzir os fenômenos no escoamento presentes em projetos complexos de engenharia, tais como os vótices helicoidais presentes no duto de sucção de turbinas hidráulicas. O objetivo desta pesquisa é investigar a formação e o desenvolvimento de vórtices em um tubo circular com a inserção de uma fita com geometria helicoidal. Para isso foram realizados estudos numericos e experimentais, onde o procedimento numérico foi realizado utilizando software Ansys CFX 18.1, aplicando o modelo de turbulência K-ω SST, desenvolvido para simulações de escoamentos com gradiente adverso de pressão e descolamento da camada limite; os fatores geométricos da fita foram variados, de modo a investigar os mecanimos de formação do vórtice helicoidal, partindo do princípio de vortex breakdown. A investigação experimental dos vórtices foi conduzida com a injeção de ar comprimido, com fitas helicoidais fabricadas por impressão 3D, com os mesmos parâmetros da simulação numérica. Os vórtices helicoidais são estáveis, possuindo um movimento de rotação em relação ao centro do tubo com comprimento de onda constante, na extensão da seção de teste de visualização, diferente dos escoamentos turbulentos em tubos circulares sem a inserção do dispositivo helicoidal em que a zona de baixa pressão é localizada no centro do escoamento, no escoamento estudado a região de baixa pressão esta contida no núcleo dos vórtices helicoidais.
Keywords
Fita Helicoidal, Vórtices Helicoidais, Vortex Breakdown
