Banca de QUALIFICAÇÃO: VICTOR GOMES KESSUANE DE ARRUDA

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
STUDENT : VICTOR GOMES KESSUANE DE ARRUDA
Date: 13/08/2026
TIME: 14:00
LOCAL: on-line
TITLE:

Análise por Dinâmica dos Fluidos Computacional do Escoamento Supersônico com Giro de Metano em um Bocal Convergente-Divergente Anular

PAGES: 164
BIG AREA: Engenharias
AREA: Engenharia Mecânica
SUBÁREA: Fenômenos de Transporte
SPECIALTY: Dinâmica dos Gases
SUMMARY:

O gás natural extraído de reservatórios contém componentes mais pesados, em particular CO2 e água, que precisam ser removidos antes do transporte para a cadeia de processamento e distribuição. Uma das alternativas em desenvolvimento para esse processo é a separação supersônica, na qual o gás é acelerado em um bocal convergente-divergente até velocidades supersônicas, sofrendo expansão supersônica e, portanto, queda combinada de pressão e temperatura até abaixo do ponto de orvalho dos componentes mais pesados. Como consequência, esses componentes condensam e são removidos da fase gasosa pelo campo centrífugo de um escoamento com giro imposto por palhetas fixas. O presente trabalho não modela o separador integralmente nem a separação multifásica; concentra-se na região formada pelo gerador de giro e bocal anular convergente-divergente, na qual o escoamento adquire as condições fluidodinâmicas e termodinâmicas que antecedem a separação.

Por meio da DFC, com abordagem RANS e modelo de turbulência k–ε RNG implementados no software ANSYS Fluent, investiga-se numericamente o escoamento supersônico com giro nessa região. As razões de área entre entrada e garganta e entre saída e garganta são, respectivamente, 16,4 e 1,28. O fluido de trabalho é o metano e a temperatura de entrada é de 300 K. Foram avaliadas três pressões de entrada (6,5, 10 e 40 bar), abrangendo desde regimes de baixa pressão reduzida até condições próximas à pressão crítica do metano, em que o comportamento de gás real torna-se relevante.

Três estudos paramétricos foram realizados: variação do ângulo de deflexão das palhetas de 0° a 71,07° em cinco configurações; variação do número de palhetas com Np = 0, 6, 7, 8 e 9; e comparação entre as equações de estado de gás ideal, Soave-Redlich-Kwong e Peng-Robinson nas três pressões de entrada avaliadas.

O aumento do ângulo de deflexão de 61,50° para 71,07° elevou a velocidade tangencial máxima de 159,9 m/s para 202,9 m/s e ampliou as perdas de pressão total em 24%, com redução do coeficiente de descarga de 0,985 para 0,856. Para 9 palhetas, observou-se ganho marginal de apenas 1,6% na velocidade tangencial em relação ao caso com 8 palhetas, indicando saturação do efeito da solidez da cascata. Para 40 bar de pressão de entrada, o modelo de gás ideal previu um resfriamento total 6,2 K menor e massa específica até 7,5% menor do que o modelo Soave-Redlich-Kwong, indicando que diferentes modelos de equação de estado devem ser considerados em condições próximas à pressão crítica do metano.

COMMITTEE MEMBERS:
Presidente - Interno ao Programa - 1065284 - ANDRE DAMIANI ROCHA
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1985515 - ANTONIO GARRIDO GALLEGO
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - ERNANI VITILLO VOLPE - USP
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 2377465 - MARCELO TANAKA HAYASHI