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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Reginaldo Merejolli
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Tomé, Murilo Francisco (Presidente)
Kurokawa, Fernando Akira
Paulo, Gilcilene Sanchez de
Souza, Leandro Franco de
Título em português
Simulação numérica de escoamentos tridimensionais com superfícies livres governados pelo modelo Giesekus
Palavras-chave em português
Diferenças finitas
Escoamentos viscoelásticos
Inchamento do extrudado
Modelo Giesekus
Superfícies livres
Resumo em português
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um método numérico para simular escoamentos viscoelásticos tridimensionais com superfícies livres governados pelo modelo constitutivo Giesekus. As equações governantes são resolvidas pelo método de diferenças finitas numa malha deslocada. A superfície livre do fluido é modelada por partículas marcadoras, possibilitando assim a visualização e localização da superfície livre do fluido. A equação constitutiva de Giesekus é resolvida utilizando as seguintes formulações: método de Runge-Kutta de segunda ordem (também conhecido como método de Euler modificado) e transformação logarítmica do tensor conformação. O método numérico apresentado é verificado comparando-se os resultados obtidos por meio de refinamento de malha para os escoamentos em um tubo e de um jato incidindo em uma placa plana. Resultados de convergência foram obtidos por meio de refinamento de malha do escoamento totalmente desenvolvido em um tubo. Os resultados numéricos obtidos incluem a simulação de um jato incidindo em uma caixa vazia e a simulação do inchamento do extrudado (dieswell) para vários números de Weissenberg utilizando diferentes valores do fator de mobilidade do fluido. Resultados adicionais incluem simulações do fenômeno delayed dieswell para altos números de Weissenberg e altos valores do número de Reynolds. Uma comparação qualitativa com resultados experimentais é apresentada.
Título em inglês
Numerical simulation of three-dimensional free surfaces flows governed by Giesekus model
Palavras-chave em inglês
Extrudate swell
Finite difference
Free surface
Giesekus model
Viscoelastic flows
Resumo em inglês
In this work, a numerical method for simulating viscoelastic free surface flows governed by the Giesekus constitutive equation is developed. The governing equations are solved by the finite difference method on a staggered grid. The fluid free surface is approximated by marker particles which enables the visualization and location of the free surface fluid. The Giesekus constitutive equation is solved by the following techniques: second-order Runge-Kutta, conformation tensor and logarithmic transformation of the conformation tensor. The numerical method is verified by comparing the numerical solutions obtained on a series of embedding meshes of the flow in a tube and by the flow produced by a jet flowing onto a planar surface. Additional verification and convergence results are obtained by solving tube flow employing several meshes. Results obtained include the simulation of a jet flowing into a three dimensional container and the simulation of extrudate swell using several values of the Reynolds and Weissenberg numbers and different values of the mobility parameter a. Furthermore, we present results from the simulation of the phenomenon know as delayed dieswell using highWeissenberg and Reynolds numbers. Comparisons with experimental results are given.
 
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Data de Publicação
2018-02-06
 
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