Determinação Numérica da Perda de Carga e Fator de Atrito em Canais Compostos

Jalusa Maria da Silva Ferrari¹; Herbert Antônio Moreira Severino¹; Jhon Nero Vaz Goulart¹

¹ Grupo de Mecânica Experimental e Computacional - GMEC - Universidade de Brasília

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0537

Resumo

Em canais compostos, há a necessidade da determinação das características do escoamento devido a razão de proporcionalidade no cálculo da potência necessária em sistemas de bombeamento que utilizam esse tipo de canal. O presente trabalho simula numericamente a perda de carga e o coeficiente de atrito médio em canais compostos. Foram estudadas 3 diferentes seções. As seções são compostas por um canal principal retangular de altura H e largura W - e um subcanal de profundidade P e largura D em uma das paredes laterais. O escoamento é laminar e incompressível e abrange uma faixa de Reynolds de 200 a 1200. O número de Reynolds é baseado no diâmetro hidráulico, DH, na velocidade média do canal, Um, e na viscosidade cinemática do fluido, v. Os resultados apresentam uma aproximação para o coeficiente médio de atrito, f, mostrando que este pode ser, satisfatoriamente, calculado por uma função exponencial do tipo f = C Re^m, onde m é próximo de -1. No entanto, quando a raiz quadrada da área da seção transversal do canal foi usada como escala de comprimento para o cálculo de Reynolds e de f, os dados numéricos foram aproximados utilizando um expoente m = -1. Essa solução está em concordância com o diagrama de Moody para escoamentos laminares. Na continuação do trabalho foram realizadas simulações transientes para observar a formação de estruturas coerentes. Estruturas coerentes foram observadas somente para os maiores valores de Reynolds e no canal com a maior largura de fenda, D.

Palavras-chave: perda de carga; fator de atrito; canais compostos; instabilidades laminares