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Simulações tridimensionais e soluções econômicas para cavitação em válvulas dispersoras Hollow-Jet.

Xavier, Túlio César Lourenço

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2021-04-23

Acesso online

  • Título:
    Simulações tridimensionais e soluções econômicas para cavitação em válvulas dispersoras Hollow-Jet.
  • Autor: Xavier, Túlio César Lourenço
  • Orientador: Ortiz, Jayme Pinto
  • Assuntos: Válvulas; Turbulência; Dinâmica Dos Fluidos Computacional; Escoamento Multifásico; Turbulence; Multiphase Flow; Hollow-Jet; Dispersive Valves; Coating; Cfd
  • Notas: Mestrado Profissionalizante
  • Notas Locais: Programa Engenharia Mecânica
  • Descrição: Morassi (2016) e Morassi e Ortiz (2016) estudaram a influência das dimensões da câmara de dissipação de uma planta de energia hidrelétrica na dispersão do escoamento por uma válvula Hollow-Jet e usaram como referência os dados resultantes dos estudos de modelo físico e protótipo de Falcon Dam. Seguindo ambos os trabalhos, o comportamento do fenômeno de cavitação nas válvulas Hollow-Jet foi analisado. Simulações numéricas 3D - CFD (Computational Fluid Dynamics) foram realizadas em regime transiente, considerando um escoamento multifásico homogêneo. O algoritmo PISO foi utilizado como método de solução das equações de Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) e o modelo de turbulência ?- e realizable foi adotado. Os pontos da faixa operativa de Morassi (2016) foram então analisados. Verificou-se que cavidades com mistura de vapor e líquido se formaram nas proximidades da ponta da válvula, com o seu posterior desprendimento. Essas cavidades foram acompanhadas pela geração de vórtices próximos à mesma região. Os parâmetros monitorados em pontos específicos confirmaram a ocorrência do fenômeno na ponta. As simulações realizadas foram validadas por meio da reprodução dos resultados de simulação de Wu et al. (2003) e da comparação com os resultados do experimento de Wang (1999). A cavitação na válvula Hollow-Jet pode, portanto, ser classificada como cavitação de vórtices. Esses vórtices são resultados dos altos gradientes de velocidades, principalmente na região de cisalhamento da parede da tubulação de descarga, sendo acompanhados pelo desprendimento de cavidades da ponta da válvula. Recondicionamento e revestimentos de proteção contra cavitação também foram descritos, a fim de propor uma solução econômica de reuso das válvulas nessa situação; evitando descartes e substituições.
  • DOI: 10.11606/D.3.2021.tde-05072021-155950
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2021-04-23
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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