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Title: Análise do escoamento multifásico ao redor de um navio quebra-gelo com o sistema de borbulhamento de ar
Authors: Vieira, Clarissa Pires
metadata.dc.contributor.advisor: Araujo, João Felipe Mitre de
metadata.dc.contributor.members: Oliveira, Hugo Alvarenga de
Ahón, Víctor Rolando Ruiz
Issue Date: 19-Sep-2017
Abstract: O Projeto Antártico Brasileiro é responsável pela base antártica Estação Comandante Ferraz na Antártica, e com isso a Marinha do Brasil faz uso do NApOc Ary Rongel para dar apoio aos cientistas brasileiros. Neste contexto, torna-se interessante uma discussão a respeito de navios quebra-gelo e com isso, o sistema de borbulhamento de ar. Desta forma, o presente trabalho consiste na análise do escoamento multifásico ao redor de uma navio quebra-gelo, com o sistema de borbulhamento de ar. Para tal, foi realizada uma investigação na literatura a respeito de navios quebra-gelo, os tipos de condições de gelo enfrentados, como o sistema em estudo funciona, além da modelagem de escoamentos multifásicos, coluna de borbulhamento e fluidodinâmica computacional. Com isso, dividiu-se o trabalho em duas análises, uma a respeito da modelagem das forças de interação entre fases no escoamento multifásico em uma coluna de borbulhamento, e a partir dos resultados obtidos, aplicou-se a modelagem obtida na análise do navio quebra-gelo. Isto é, aproximou-se o escoamento multifásico em uma coluna de bolhas naquele no entorno de um navio com o sistema de borbulhamento de ar ativo. Utilizou-se os software ANSYS CFX e OpenFOAM para gerar os domínios, as malhas e posteriormente, realizar as simulações numéricas, e obter os resultados das análises. Por fim, foi possível observar que não há violação do princípio fundamental do escoamento multifásico de indiferença ao referencial quando a modelagem do escoamento considera as forças de arrasto, massa virtual e sustentação, com os modelos de Schiller Naumman, Coeficiente Constante Cmv = 0,5, e Coeficiente Constante Cs = 0,5, respectivamente. Além disso, o software OpenFOAM foi capaz de gerar todos os resultados, ao contrário do ANSYS CFX. E a modelagem proposta aplicada no ANSYS CFX não se mostrou apropriada para analisar com robustez o escoamento entorno do navio.
metadata.dc.description.abstractother: The PROANTAR is responsible for the Brazilian Antarctic base Estação Comandante Ferraz, Antartic, and the Brazilian Marine uses de NApOc Ary Rongel to give Brazilian scientists support. So, it makes interesting a discussion about icebreakers and air bubbling system. Thus, the present project consists of the analysis of the multiphase flow around an icebreaker that uses air bubblers. Therefore, it was necessary to investigate in the literature about icebreakers, types of ice conditions faced by those ships, air bubblers, multiphase flow modelling, bubble colunms, and computational fluid dynamics. The simulations were divided into two types of analysis, one concerning the modelling of interphase forces in the multiphase flow in a bubble column, and based on the results obtained, the best modelling was applied to analyse the flow around the icebreaker. Thus, it was made an approximation of the multiphase flow in a bubble column, to the one around an icebreaker when it uses air bubblers. It was used the software ANSYS CFX an OpenFOAM, in order to generate the domains, the meshes, run the simulations and obtain the results. Therefore, it was possible to observe that the use of the use of the drag, virtual mass and lift forces, with Schiller Naumman, Constant Coeficient Cvm = 0,5, and Constant Coefficient Cs = 0,5, respectively, there is no violation of the fundamental principle of the indifference to the reference point. Besides, OpenFOAM was capable of generating all the results, and ANSYS CFX did not. Finally, the simulation of the icebreaker showed that the proposed modelling does not work in ANSYS CFX.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/4549
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