FLOW OF VISCOPLASTIC MATERIALS THROUGH AN EXPANSION AND CONTRACTION / ESCOAMENTO DE MATERIAIS VISCOPLÁSTICOS ATRAVÉS DE UMA EXPANSÃO-CONTRAÇÃO ABRUPTA

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2003

RESUMO

Escoamentos de fluidos viscoplásticos através de expansões e contrações são encontrados em diversos processos industriais. Neste trabalho é feita a simulação numérica do escoamento de um fluido viscoplástico através de uma expansão abrupta axisimétrica seguida de uma contração. Resultados experimentais mostram que em certas condições para este tipo de escoamento pode surgir uma região estacionária do fluido, causado uma fratura do material entre esta região e a região de escoamento. Um dos objetivos deste trabalho é verificar se o modelo constitutivo usado na simulação numérica pode prever este tipo de comportamento. Outro objetivo é investigar os efeitos dos parâmetros geométricos e reológicos nos padrões de escoamento. A solução numérica das equações de conservação de massa e quantidade de movimento é obtida usando o método de volumes finitos. Para modelar o comportamento não Newtoniano do fluido, é utilizada a equação constitutiva de Fluido Newtoniano Generalizado. Duas diferentes equações são utilizadas para a função viscosidade: o modelo de Carreau-Yasuda e o modelo de Herschel-Bulkley. A solução numérica fornece os campos de velocidade, viscosidade e pressão. Observa-se que existe uma transição no padrão de escoamento quando o comprimento do duto central (que é o de maior diâmetro) aumenta. Para baixos valores da razão entre o comprimento e o diâmetro do duto central, o material viscoplástico parece fraturar perto da região central do escoamento. Para valores maiores desta mesma razão, o padrão de escoamento dos materiais viscoplásticos tem o mesmo comportamento qualitativo ao de um fluido Newtoniano, não sendo observado nenhuma fratura.

ASSUNTO(S)

viscoplastic materials reologia materiais viscoplasticos rheology

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