• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2013.tde-27082014-111536
Documento
Autor
Nome completo
Nayara Falanca
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2013
Orientador
Banca examinadora
Corrêa, Nivaldo Aparecido (Presidente)
Sartori, Dermeval José Mazzini
Silva, Alessandra Pereira da
Título em português
Modelagem e simulação para transferência de oxigênio em aeração forçada por bolhas utilizando os métodos MAC e Crank-Nicolson
Palavras-chave em português
Aeração
Bolhas
MAC
Modelagem
Resumo em português
A aeração artificial em meio líquido visa suprir a baixa concentração de oxigênio dissolvido em ambientes deficientes deste, sendo um processo comumente aplicado na área de tratamento de efluentes por processos aeróbios. Uma forma de produzir aeração artificial é através de difusores submersos no fundo de um tanque com formação de bolhas, que ascendem e transferem seu oxigênio ao longo da coluna dágua. Para simular e melhor entender este processo e sua fluidodinâmica, um modelo inicial simplificado foi proposto, baseado em conceitos teóricos e equações que representem o fenômeno, como a de dispersão de bolhas, velocidades médias e concentração de oxigênio dissolvido. Foi considerado para realização dos cálculos um tanque retangular, com entrada de água a esquerda e saída de água a direita, com superfície sólida ao fundo e superfície livre acima, em contato com o ar. As equações de transporte de massa foram discretizadas no tempo, utilizando a técnica de Crank-Nicolson e no espaço segundo metodologia de diferenças centrais, solucionadas posteriormente por meio de técnicas iterativas do tipo Gauss-Seidel. As equações de transporte de quantidade de movimento foram resolvidas com o método MAC, explícito nas velocidades do fluido e implícito na pressão, para fornecer o campo de velocidade e pressão. A equação de que fornece o perfil de espalhamento das bolhas foi tomada como uma Equação Gaussiana de dispersão bidimensional. A implementação computacional necessária para aplicação das abordagens foi no ambiente de programação MATLAB. O método MAC e a técnica Crank-Nicolson apresentaram resultados satisfatórios para simulações rápidas e noção do comportamento do fluido e da concentração de oxigênio dissolvido.
Título em inglês
Modeling and simulation for oxygen transfer in forced aeration bubbles using the MAC and Crank-Nicolson methods
Palavras-chave em inglês
Aeration
Bubbles
MAC
Modeling
Resumo em inglês
The artificial aeration in aqueous mean aims to supply low concentration of dissolved oxygen in deficient atmospheres of it. This process is commonly applied in the field of wastewater treatment by aerobic processes. One way to produce artificial aeration is through diffusers submerged at the bottom of a tank with the formation of bubbles, which ascend and transfer its oxygen throughout the water column. To simulate and better understand this process and its fluid dynamics, a simplified initial model was proposed based on theoretical concepts and equations that represent the phenomenon, as the dispersion of bubbles, average speeds and dissolved oxygen concentration. It was considered for the calculations one rectangular tank with the water inlet and water outlet from left to right, with solid surface to the bottom and free surface at the top in contact with air. The mass transport equations were discretized in time, using the Crank-Nicolson technique and in space according to the methodology of central differences, subsequently resolved by Gauss-Seidel technique iterative. The transport equations of momentum were solved with the MAC method, explicit on the velocities of the fluid and implicit on pressure, to afford the velocity field and pressure. The equation which provides the spreading profiles of bubbles was taken as a two-dimensional Gaussian dispersion equation. The computational implementation necessary for application of the approaches was the programming environment MATLAB. The MAC method and Crank- Nicolson technique showed satisfactory results for quick simulations and notion of the behavior of the fluid and the concentration of dissolved oxygen.
 
AVISO - A consulta a este documento fica condicionada na aceitação das seguintes condições de uso:
Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
Nayara_Falanca.pdf (1.22 Mbytes)
Data de Publicação
2014-09-01
 
AVISO: Saiba o que são os trabalhos decorrentes clicando aqui.
Todos os direitos da tese/dissertação são de seus autores
Centro de Informática de São Carlos
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP. Copyright © 2001-2019. Todos os direitos reservados.