Simulação em CFD de um tanque de mistura utilizando diferentes tipos de malha
Victor Gabriel Santos SILVA1; João Inácio SOLETTI1; José Luis Gomes MARINHO1; Sandra Helena Vieira CARVALHO1
1 Universidade Federal de Alagoas
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0533
Resumo
Pequenas melhorias na eficiência do processo de agitação podem resultar em grandes benefícios na redução de investimentos e custos operacionais, principalmente devido ao grande volume de material envolvido. Para estudo e otimização dessa operação, o comportamento local dentro do tanque de mistura pode ser estimado utilizando-se técnicas da Fluidodinâmica Computacional CFD (Computational Fluid Dynamics). O CFD é a denominação conferida ao grupo de técnicas matemáticas, numéricas e computacionais usadas para obter, visualizar e interpretar soluções computacionais para as equações de conservação, de grandezas físicas de interesse em um dado escoamento. A partir da revisão bibliográfica, a criação de geometria e geração de malha para o impelidor foi considerada como a etapa mais difícil da modelagem. Os cálculos numéricos são feitos a partir da malha, de um elemento ou volume finito para outro. Ela determina o tempo de simulação, a taxa de convergência e a precisão da solução. Tendo isso em vista, foram estudados diferentes tipos de malha e refinamentos de malha na aplicação de um caso de agitação e mistura. O caso estudado é parte da documentação do Ansys 15 e pode ser encontrado no Capítulo 17 do tutorial do software CFX. O exemplo simula a mistura de ar em água num tanque de mistura. O tutorial fornece duas malhas, uma para o tanque e outra para a região que contém o impelidor, sendo que ambas são seções de um quarto da geometria completa e utilizam simetria para obter os valores reais. No presente trabalho, a malha para a região que contém o impelidor, foi substituída e comparada com malhas próprias, desenvolvidas utilizando o software ICEM, também parte do pacote do Ansys 15. Para todas as malhas, foram realizados estudos de distribuição de pressão e vetores de velocidade no tanque. As malhas criadas variam entre estruturadas, com elementos hexaédricos, e não-estruturadas, com elementos hexaédricos, tetraédricos, primas e pirâmides, dependendo dos refinamentos e simplificações da malha. As simulações mostr
Palavras-chave: Agitação e mistura; Fluidodinâmica computacional; Malhas estruturadas e não-estruturadas