[en] DESIGN AND SIMULATION OF A VARIABLE GEOMETRY SYSTEM FOR PROPULSION IN A ROBOTIC VEHICLE

[pt] PROJETO E SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA DE GEOMETRIA VARIÁVEL PARA PROPULSÃO EM UM VEÍCULO ROBÓTICO

[pt] GUSTHAVO RIBEIRO SALOMAO

[pt] CAD

[pt] INSPECAO DE POCOS

[pt] CFD

[pt] POCOS

[pt] ROBOTICA

[en] CAD

[en] CFD

[en] WELL

[en] ROBOTICS

[pt] Neste trabalho são analisados os efeitos fluidodinâmicos no escoamento sobre diferentes tipos de geometria no interior de uma tubulação para aplicação em um veículo robótico. Perfis cônico, elíptico e parabólico são considerados nas simulações realizadas no software comercial Ansys Fluent. A análise verifica a viabilidade da instalação de um sistema de geometria variável em um robô autônomo de inspeção de poços de óleo e gás de xisto. O modelo de turbulência adotado, k-E com lei de parede padrão, é validado para a dinâmica do problema através de simulações baseadas na reprodução de parâmetros utilizados em um experimento similar. A comparação dos resultados é realizada com base em dados empíricos disponíveis e também através de resultados obtidos por meio de um modelo matemático. Simulações são realizadas para escoamentos axissimétricos bidimensionais e tridimensionais em regime permanente para obtenção dos resultados referentes ao projeto. Um teste de convergência de malha é conduzido para validar também a gama de valores de y(mais) obtidos nas simulações para diferentes malhas e faixas de Reynolds. Com base nos resultados, um protótipo do sistema de geometria variável é modelado e dimensionado em ferramenta CAD Solidworks. Verifica-se que a instalação do sistema proposto reduz o consumo de energia do robô.

[en] In this work an analysis is conducted based on the fluid dynamics effects caused by flows over different types of geometries inside a pipe for application in a robotic vehicle. Conical, elliptical and parabolic profiles are considered in the simulations performed in Ansys Fluent. The analysis verifies the feasibility of installing a variable geometry system in an autonomous robot for oil and shale gas well inspection. The turbulence model k-e with standard wall functions is validated for the dynamics of the problem through simulations based on reproduction of parameters used in a similar experiment. The results are compared based on available empirical data, as well as on results obtained by a mathematical model. Simulations are performed for two-dimensional and three-dimensional axisymmetric flows under steady state condition to obtain the solutions related to the variable geometry system. Also, a mesh independece test is conducted to validate the range of y(plus) values obtained through simulations for different meshes and Reynolds numbers. Based on the results, a prototype of the variable geometry system is designed in Solidworks. It is verified that the installation of the proposed system reduces the robot s energy consumption.

MARCO ANTONIO MEGGIOLARO

2019-06-28

[pt] TEXTO

application/pdf

PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=40104@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=40104@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.40104