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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2016.tde-03022016-160639
Document
Author
Full name
Renato Cesar da Silva
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2006
Supervisor
Committee
Milioli, Fernando Eduardo (President)
Cuminato, José Alberto
Estevam, Valdir
Ferreira, Valdemir Garcia
Gómez, Luben Cabezas
Title in Portuguese
Modelagem euleriana do escoamento gás-sólido em leito fluidizado circulante: análise da influência de parâmetros físicos e numéricos nos resultados de simulação
Keywords in Portuguese
Difusão numérica
Escoamentos bifásicos gás-sólido
Esquemas de discretização dos termos advectivos
Leitos fluidizados circulantes
MFIX
Modelo das duas fases separadas
Modelo tradicional
Simulação numérica
Teoria cinética dos escoamentos granulares
Abstract in Portuguese
No presente trabalho desenvolve-se um estudo de modelagem matemática e simulação numérica do escoamento bifásico gás-sólido na coluna ascendente de um leito fluidizado circulante. Utiliza-se o modelo euleriano de duas fases separadas considerando dois procedimentos diferentes para a modelagem do tensor das tensões da fase sólida: modelo tradicional e a teoria cinética dos escoamentos granulares (TCEG). As simulações numéricas são conduzidas com a utilização do código MFIX que é um software livre e disponível na rede (Internet). Os resultados da simulação numérica são avaliados por meio da análise da influência dos seguintes parâmetros: malha computacional, correlações para o computo do tensor das tensões da fase sólida e esquemas de discretização dos termos advectivos. Também se desenvolve estudo de caracterização de estruturas coerentes - "clusters". De forma complementar foram realizadas duas análises teóricas compreendendo: uma análise da influência das diversas correlações utilizadas na TCEG para o computo da viscosidade dinâmica do sólido; e uma análise enfocando o emprego de diversos esquemas de discretização para os termos advectivos presentes nas equações de conservação (Foup, Muscl, Van Leer, Minmod e Superbee). De todos os estudos e resultados apresentados no trabalho conclui-se que os escoamentos gás-sólido em leitos fluidizados circulantes são muito complexos, sendo necessário a realização de futuras pesquisas para uma melhor compreensão dos fenômenos físicos inerentes a esses escoamentos.
Title in English
Eulerian modeling of the gas-solid flow in a circulating fluidized bed: analysis of the physical and numerical parameters influence in the simulation results
Keywords in English
Circulating fluidized bed
Discretization schemes for convective terms
Kinetic theory granular flows
Numerical diffusion
Numerical simulation
Traditional model
Two-fluid model
Two-phase gas-solid flow
Abstract in English
In the present work is described a mathematical model and numerical study simulation of the gas-solid flow in the riser of a circulating fluidized bed. It is used the two fluids eulerian model considering two different procedures for the solid phase stress tensor modeling: the traditional model and the kinetic theory of granular flows (KTGF). The numerical simulation results are evaluated through the influence analysis of the following parameters: computational mesh, correlations for computing the solid phase stress tensor and the discretization of the advective terms. It is also presented a study concerning the characterization coherent structures - "clusters". Complementing the above studies were accomplished two theoretical analyses comprehending: an influence analysis of several correlations used in the KTGF for computing the dynamic viscosity of the solid phase; and an analysis concerning several discretization schemes for the advective terms present in the conservative equations. Considering the developed studies and the obtained results it is concluded that the gas-solid flows in circulating fluidized beds are very complex, being necessary future research works for a better comprehension of the inherent physical phenomena to these flows.
 
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Tese_Silva_RenatoC.pdf (43.63 Mbytes)
Publishing Date
2016-02-03
 
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