Simulação numerica de escoamento bifasicos a bolhas e pistonado usando um metodo Euleriano-Lagrangeano

Resumo: Uma modelagem para o escoamento bifásico vertical a bolhas e pistonado é proposta, através de uma abordagem Lagrangeana para a fase discreta e um tratamento Euleriano para a fase contínua. Cada bolha é tratada individualmente através de três equações: as de balanço de massa e de quantidade de movimento e a que determina a sua posição em relação a um referencÍal fixo na tubulação. A fase contínua é resolvida através da discretização com malhas defasadas das duas equações de balanço: de massa e de quantidade de movimento. O acoplamento entre as equações das duas fases é realizado através da fração volumétrica e das forças interfaciais. Foi desenvolvido um simulador computacional baseado neste modelo que, devido à abordagem individualizada dada às bolhas, permite que se faça um tratamento estatístico dos resultados. Pode-se determinar, em cada ponto da tubulação, o valor médio e o desvio padrão da altura das bolhas, do comprimento dos pistões de líquido, das velocidades das fases e do gradiente de pressão. Os valores calculados foram comparados com dados pesquisados na literatura e apresentaram um resultado satisfatório tanto para a altura das bolhas como para o comprimento dos pistões de líquido. As velocidades e o gradiente de pressão previstos obtiveram boa correlação com os valores medidos. Foi realizada ainda uma análise de sensibilidade para avaliar como os resultados são influenciados pela variação da vazão volumétrica das fases, do diâmetro do tubo e da pressão na extremidade jusante da tubulaçãoAbstract: A model to predict the behaviour of vertical two-phase flow regimes, such as bubbles and slug flow has been proposed, using a Lagrangian representation of the discrete phase and a Eulerian representation of the continuous phase. Each bubble is modeled individually through three equations: the mass and the momentum balance equations and the bubble position equation. The continuous phase is solved using a staggered mesh for the mass and momentum equations. Volumetric fraction and interfaces forces provide the coupling of the phase models. A computer program has been developed based on this model and it allows a statistical treatment of the results, due to the individual bubbles approach. It's possible to calculate the average and standard deviation of the bubbles heights, liquid slugs lengths, phase velocities and pressure gradient, for each pipe position. The results were checked against existing data and a reasonable agreement for the lengths was obtained. The velocities and pressure gradient show a good correlation with measured data. It was also performed a sensitive analysis to check the influence of the phases volumetric flow rates, pipe diameter and outlet pressure on the simulation result