Código numérico do OpenFOAM para estudo de modelos de fluxos bifásicos gás-líquido: validação

Abstract

Este artigo tem como objetivo a validação de um código numérico para o,estudo de fluxos bifásicos gás-líquido. Os resultados obtidos mostram que: 1) para a reprodução numérica de regimes turbulentos por meio de modelos laminares, torna-se necessário o.emprego de uma malha bastante refinada, o que muitas vezes pode ser inviável tecnicamente;2) a aplicação de um modelo de turbulência a uma geometria 2D, tampouco é interessante, pois a turbulência pode provocar significativa dispersão numérica, amortizando os vórtices;3) a reprodução de um modelo de turbulência em 3D produz resultados satisfatórios, mesmo por meio de uma malha mais grosseira. Com base nestas observações, é possível afirmar que o código numérico do OpenFOAM para modelo de fluxos bifásicos gás-líquido, twoPhaseEulerFoam, é viável e adequado para representar quali e quantitativamente casos reais de modelos bifásicos, inclusive o sistema “hélio-metal líquido” dos breeding blankets de HCLL da Tecnologia de Fusão Nuclear, a partir das validações efetuadas por meio de medidas experimentais.En este trabajo el modelo y el solver twoPhaseEulerFoam fue validado a partir de datos experimentales y soluciones de otros autores para el estudio de flujos bifásicos gas-líquido. A partir de los resultados de la validación del modelo del OpenFOAM, es posible concluir que: 1) para reproducir regímenes turbulentos con modelos laminares, es decir simplemente con las ecuaciones básicas del modelo sin tener en cuenta la turbulencia, es necesario una malla demasiado fina para una buena solución. Lo que puede tornar el laminar inviable para algunos casos de regímenes turbulentos;2) aplicar un modelo de turbulencia a una geometría 2D, tampoco es interesante, pues la turbulencia provoca una dispersión muy grande, amortiguando todos los vórtices y movimientos de los fluidos, llevando a un sistema muy estable y estacionario; 3) por otro lado, la reproducción en 3D juntamente con un modelo de turbulencia produce resultados satisfactorios comparados conel experimento. Es posible llegar a buenos resultados cuantitativos y cualitativos, mismo que sea con una malla gruesa; Además, soluciones obtenidas también comprobaron que para la geometría 3D, el uso de esquemas UPWIND para cálculo de variables que no sean de turbulencia provoca la difusión numérica, forzando el sistema al estacionario. Por lo tanto, esquemas TVD son preferibles y producen mejores resultados en 3D.