AVALIAÇÃO DOS MÉTODOS DE CRIAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DE MALHAS TRIDIMENSIONAIS APLICADAS À SIMULAÇÃO DE PLACAS DE ORIFÍCIO

Ano: 2021 | Volume: 14 | Número: 1

Autores: A. J. B. Carvalho, I. P. Júnior

Palavras-chave: ansys, fluidodinâmica computacional, pressão, qualidade.

Resumo Português:

A Fluidodinâmica Computacional é uma ferramenta que utiliza equações de conservação para realizar simulações numéricas de escoamento de fluidos. Para reduzir erros numéricos de discretização, é necessário confeccionar uma malha computacional apropriada em número e na configuração das células, tornando-se possível obter resultados efetivos. Devido à falta de trabalhos na literatura sobre boas práticas na construção de malhas computacionais, o objetivo dessa pesquisa foi analisar os métodos oferecidos pelo pacote ANSYS, para geração e otimização de malhas para simulações de escoamentos em placa de orifício. Para isso, foi utilizada uma geometria, baseada em trabalhos da literatura, comparando-se resultados experimentais e numéricos. As malhas foram construídas utilizando o software Meshing Workbench, por meio dos métodos: Cutcell, Hex dominant, Tetrahedrons, Multizone e Cartesian; e pelo software Meshing Mode Fluent, por meio dos métodos: Tetrahedral, Hexcore, Polyhedra e Poly-Hexcore. Foram geradas simulações, sendo analisados os valores de diferença de pressão entre a montante e jusante da tubulação e de Skewness e Razão de Aspecto que caracterizam a qualidade da malha. Obtidos os melhores métodos, foram realizadas simulações de diversas condições de velocidade de entrada de água na tubulação, possibilitando identificar que o Poly-Hexcore é o mais indicado para simulações de placa de orifício. Utilizando ferramentas para melhoramento da qualidade de malha, as que mais se destacaram foram: Improve Mesh Quality e Make Polyhedra; que apresentaram um melhoramento para a malha de maneira geral. Portanto, este trabalho se torna útil pois irá contribuir para futuras pesquisas, auxiliando na escolha da malha adequada para simulações.

Resumo Inglês:

Computational Fluid Dynamics is a tool that uses conservation equations to perform numerical simulations of fluid flow. In order to reduce numerical discretization errors, it is necessary to make an appropriate computational mesh in number and configuration of cells, making it possible to achieve effective results. Due to the lack of works about good practices for the construction of computational meshes in the literature, the objective of this research was to analyze the methods offered by the ANSYS package, about mesh generation and optimization for simulations of orifice plate flows. To make this, a geometry was used, based on literature’s studies, to compare experimental and numerical results. The meshes were constructed with the Meshing Workbench software, that uses: Cutcell, Hex dominant, Tetrahedrons, Multizone and Cartesian; and the Meshing Mode Fluent software, that uses the methods: Tetrahedral, Hexcore, Polyhedra e Poly-Hexcore. Simulations were created, analyzing the difference of the pressure’s values between upstream and downstream of the pipe and the Skewness and the Aspect Ratio that characterizes the quality of the mesh. After the best method were obtained, simulations of water’s differents inlet speed conditions were performed in the pipe, enabling you to identify that Poly-Hexcore is the most indicated for orifice plate simulations. Using tools to improve mesh quality, the better ones were: Improve Mesh Quality and Make Polyhedra; which presented an improvement to the mesh in general. Therefore, this work is useful because it will contribute to future research, assisting in the choice of the appropriate mesh for simulations.