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Aspectos da modelagem matemática de escoamentos não-newtonianos empregando os princípios da mecânica do contínuo : aplicação a escoamentos elasto-viscoplásticos

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Aspectos da modelagem matemática de escoamentos não-newtonianos empregando os princípios da mecânica do contínuo : aplicação a escoamentos elasto-viscoplásticos

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Título Aspectos da modelagem matemática de escoamentos não-newtonianos empregando os princípios da mecânica do contínuo : aplicação a escoamentos elasto-viscoplásticos
Outro título Aspects of modelling math non-newtonian flows employing the principles of continuum mechanics : application elastoviscoplastic flows
Autor Furtado, Giovanni Minervino
Orientador Frey, Sérgio Luiz
Data 2013
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Mecânica.
Assunto Engenharia mecânica
[en] Conservations equations
[en] Continuum mechanics
[en] Elasto-viscoplastic materials
[en] Principle of virtual potential
Resumo Este Trabalho de Conclusão de Curso tem como objetivos a utilização da Mecânica dos Meios Contínuos como ferramenta fundamental na modelagem mecânica de problemas não lineares em Mecânica dos Fluidos, e na investigação numérica do padrão de escoamento de fluidos não-Newtonianos. O primeiro dos objetivos é encalçado com o estabelecimento rigoroso dos princípios e consequentes equações de conservação que governam o movimento dos corpos mecânicos, e das equações constitutivas que descrevem a resposta mecânica dos materiais de interesse desse estudo – a saber, fluidos que não mais mais obecedem à lei de Newton de viscosidade, a qual modela a resposta linear de um fluido a uma dada tensão nele aplicada. O segundo objetivo desta monografia é estabelecido através da investigação numérica, via a metodologia estabilizada de elementos finitos, de escoamentos de materias de grande interesse industrial, tais como petróleo com alto teor de parafina, lamas de perfuração de poços petrolíferos, gel, shampoo, cremes e condicionadores na indústria de cosméticos e chocolate, iogurtes e ketchup na industria alimentícia. Esses materiais serão aqui modelados como materiais viscoplásticos sujeitos a efeitos de memória, escoando lentamente no interior de cavidades vazantes. Os efeitos cinemático, de yield stress, de shear-thinning e elasticidade são avaliados variando a intensidade de escoamento adimensional, o nível de plasticidade adimensional do material e o tempo de relaxação adimensional, respectivamente, em faixas de relevância.
Abstract This Conclusion Work aims the utilization of the Continuum Mechanics as a fundamental tool in modeling nonlinear mechanics problems in fluid mechanics , and numerical investigation of the flow pattern of non-Newtonian fluids . The first objective is tracked down with the establishment of strict principles and consequent conservation equations governing the motion of mechanical bodies , and the constitutive equations that describe the mechanical response of materials of interest in this study - namely that no further fluid follow Newton's law of viscosity , which models the linear response of a fluid at a given stress it applied. The second objective of this monograph is established through numerical investigation via a stabilized finite element method , the flow of materials of great industrial interest , such as oil with high content of paraffin, mud drilling oil , gel, shampoo , creams and conditioners in cosmetics and chocolate , yogurt and ketchup in the food industry . These materials will be modeled here as viscoplastic materials subjected to the effects of memory, slowly flowing inside leaky cavity . The kinematic effects , yield stress, shear- thinning and elasticity are measured by varying the intensity of dimensionless flow , the level of non-dimensional plasticity of the material and dimensionless relaxation time , respectively, in ranges of relevance.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/87270
Arquivos Descrição Formato
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