Modelagem numérica para fluidos não newtonianos utilizando o modelo Bingham-Papanastasiou e o método Moving Particle Semi-Implicit (MPS)
Maurilio S. da Mata1; Fabio Kenji Motezuki1; Liang-Yee Cheng1; Fernando Akira Kurokawa1
1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-0757
Resumo
O desenvolvimento de abordagens numéricas para simulação do comportamento de fluidos não newtonianos é um tema de suma importância com diversas aplicações na engenharia, como por exemplo, na construção civil, o escoamento do concreto fresco e o deslizamento de material particulado. Dado o alto custo dos ensaios experimentais e limitação dos estudos analíticos, vê-se na simulação numérica uma ferramenta para investigar o comportamento do escoamento de fluidos não newtonianos. Neste contexto, este trabalho apresenta uma modelagem numérica para fluidos não newtonianos utilizando o modelo de Bingham-Papanastasiou e o método Moving Particle Semi-Implicit (MPS) para investigar os seguintes problemas: escoamento entre duas placas planas paralelas, dam-break e o escoamento de um jato planar ("die-swell"). O MPS é um método para simulação de escoamentos incompressíveis onde o domínio é discretizado utilizando partículas e as equações governantes são resolvidas substituindo os operadores diferenciais por operadores derivados de um modelo de interação entre essas partículas. A validação da abordagem numérica é feita comparando os resultados das simulações com os resultados analítico, numérico e experimental já publicados na literatura. Os resultados mostraram ser satisfatórios e consistentes.
Palavras-chave: Fluido não newtoniano; Moving Particle Semi-Implicit; Simulação computacional; Modelo Bingham-Papanastasiou