[pt] ESCOAMENTO DE BOLHAS DE AR EM UM FLUIDO NÃO-NEWTONIANO

[en] FLOW OF AIR BUBBLES IN A NON-NEWTONIAN FLUID

[pt] ANDRE ALVAREZ BARANOWSKI

[pt] ESCOAMENTO MULTIFASICO

[pt] PERFURACAO POCO DE PETROLEO

[pt] KICK

[pt] FLUIDO NAO NEWTONIANO VISCOPLASTICO

[pt] VOF

[pt] HERSCHEL-BULKLEY

[en] MULTIPHASE FLOW

[en] OIL WELL DRILLING

[en] KICK

[en] NON-NEWTONIAN VISCOPLASTIC FLUID

[en] VOF

[en] HERSCHEL-BULKLEY

[pt] O escoamento de uma bolha em fluido não newtoniano pode ser observado em diversos processos industriais, desde a produção de alimentos, produtos químicos ou na perfuração de um poço de petróleo. O estudo desse tipo de escoamento é feito a fim de otimizar esses processos da melhor maneira possível. Em uma perfuração de um poço de petróleo, por exemplo, o entendimento do comportamento dessa mistura multifásica é de extrema importância para evitar o fenômeno chamado de kick (chute), que é um influxo de fluidos não desejados (água, gás ou óleo) presentes na formação para dentro do poço. Esse fenômeno pode provocar um fluxo descontrolado de fluido na superfície, chamado de blowout, que pode levar a perda de controle do poço causando acidentes como incêndios e outras perdas de todo o tipo. O estudo em geral, busca determinar parâmetros da bolha, como velocidade da bolha, formato e diâmetro da bolha ao longo do escoamento, entre outros. Nesse trabalho é apresentado um estudo numérico de um escoamento de uma única bolha em um fluido não newtoniano viscoplastico. Essa análise é realizada com o auxílio do software FLUENT, aplicando o método VOF - volume of fluid (Hirt e Nichols, 1981) [6] para a realização dos cálculos. Os resultados obtidos numericamente serão comparados com os resultados obtidos experimentalmente pelo William F. Lopez em seu trabalho: Experiments of air bubble rising in yield stress fluids [1]. Os resultados foram obtidos utilizando uma solução composta pelo polímero Carbopol 980 NF dissolvido em água, para diferentes composições do polímero. Uma vez que a viscosidade de um fluido não newtoniano viscoplastico varia em função da taxa de deformação, utilizamos nesse estudo o modelo de Herschel-Bulkley para a determinação da viscosidade do fluido.

[en] The flow of a bubble in non-Newtonian fluid can be observed in several industrial processes, from the production of food, chemical products or the drilling of an oil well. The study of this type of flow is done to optimize these processes in the best way possible. Drilling an oil well, for example, understanding the behavior of this multiphase mixture is extremely important to avoid the phenomenon called kick, which is an influx of unwanted fluids (water, gas, or oil) present in the formation into the well. This phenomenon can cause an uncontrolled flow of fluid on the surface, called blowout, which can lead to loss of control of the well causing accidents such as fires and other losses of all kinds. The study in general, seeks to determine bubble parameters, such as bubble velocity, bubble shape and diameter along the flow, among others. In this work, a numerical study of a single bubble flow in a non-Newtonian viscoplastic fluid is presented. This analysis is performed with the aid of FLUENT software, applying the VOF - volume of fluid method (Hirt and Nichols, 1981) [6] method to perform the calculations. The results obtained numerically will be compared with the results obtained experimentally by William F. Lopez in his work: Experiments of air bubble rising in yield stress fluids [1]. The results were obtained using a solution composed of the polymer Carbopol 980 NF dissolved in water, for different compositions of the polymer. Since the viscosity of a viscoplastic non-Newtonian fluid varies as a function of strain rate, we used the Herschel-Bulkley model for the determination of fluid viscosity in this study.

MONICA FEIJO NACCACHE

ALINE AMARAL QUINTELLA ABDU

2017-09-22

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.31524