SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE UM ESCOAMENTO TURBULENTO DE UM FLUIDO INCOMPRESSÍVEL EM UM VENTURI

Resumo

O Venturi é um dispositivo bastante utilizado nas mais diversas aplicações industriais: alimentícias; automotivas; agrícolas; petrolíferas; entre outras. O Venturi apresenta seção transversal circular ou poligonal, dependendo da sua aplicação, e é constituído de três partes sequenciais: uma seção convergente, uma garganta e uma seção divergente. Suas aplicações industriais variam desde pequenos ajustes no mecanismo até adaptações de engenharia mais complexas. O desenvolvimento de um modelo computacional de escoamento em um Venturi constitui-se uma ferramenta adicional para a análise e determinação das variáveis envolvidas no escoamento ocorrendo nos dispositivos que aplicam o princípio de Venturi. Neste trabalho é apresentado um estudo numérico das características turbulentas de escoamentos de fluidos incompressíveis em dispositivos do tipo Venturi, através da utilização de diferentes modelos de turbulência. O processo de decomposição de Reynolds, geralmente aplicado a escoamentos incompressíveis, foi utilizado como ferramenta matemática na formulação do escoamento turbulento. Este processo de decomposição fornece as equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds (RANS). Para o fechamento das equações RANS torna-se necessário a modelagem dos termos desconhecidos (tensões de Reynolds) que surgem das não linearidades das equações instantâneas no escoamento médio. No presente estudo, as tensões de Reynolds foram modeladas utilizando diferentes versões do modelo k-epsilon. Para realização deste trabalho foi utilizado o software comercial Ansys/Fluent para Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), que utiliza um método de volumes finitos na discretização das equações governantes. A previsão do campo de velocidades e das distribuições de pressão e de tensões turbulentas é importante para uma melhor compreensão dos fenômenos ocorrendo neste tipo de dispositivo, permitindo assim a realização de aprimoramentos de algumas de suas aplicações, bem como no desenvolvimento de novas aplicações.