- Corrente 1: alimentada a
à
, por um tubo de diâmetro 2 cm .
- Corrente 2: alimentada a
à
, por um tubo de diâmetro 2 cm .
Considere que os fluidos têm propriedades de transporte similares e adote:
Pa.s para os cálculos. O misturador em T está conectado em um tubo de diâmetro 5 cm e 5 m de comprimento. Considerando a simulação de sistema por CFD, responda:
- É necessário usar modelo de turbulência? Justificar.
Considere que os fluidos têm propriedades de transporte similares e adote:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre duas correntes de fluido que estão entrando em um misturador. A Corrente 1 tem uma vazão de
à
e passa por um tubo de diâmetro 2 cm. A Corrente 2 tem uma vazão de
à
também por um tubo de diâmetro 2 cm. O misturador está conectado a um tubo maior, de diâmetro 5 cm e 5 metros de comprimento. A gente quer descobrir se é necessário usar um modelo de turbulência para simular esse sistema usando CFD (Computational Fluid Dynamics). Para isso, vamos precisar entender o que é fluxo turbulento e calcular o número de Reynolds para ver se o fluxo é laminar ou turbulento.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a velocidade média do fluido no tubo de mistura. A vazão total é a soma das duas correntes:
. Convertendo para
:
.
O diâmetro do tubo de mistura é 5 cm, ou
. A área da seção transversal
do tubo é:
Agora, a velocidade média
é:
Passo 3
Com a velocidade média, podemos calcular o número de Reynolds (
) para avaliar se o fluxo é laminar ou turbulento. A fórmula do número de Reynolds é:
Onde:
-
(densidade) -
(velocidade média) -
(diâmetro) -
(viscosidade dinâmica)
Substituindo os valores:
Passo 4
O número de Reynolds nos ajuda a determinar o regime do fluxo:
- Se
, o fluxo é laminar. - Se
, é turbulento. - Entre 2000 e 4000, está na região de transição.
No nosso caso,
, que está próximo de 4000, indicando que o fluxo está prestes a ser turbulento.
Passo 5
Como o número de Reynolds está na faixa de transição para turbulência, é importante considerar as variações no fluxo que modelos de turbulência podem capturar. Além disso, em simulações CFD, usar um modelo de turbulência ajuda a obter resultados mais precisos para fluxos com essas características.
Resposta
Sim, é necessário usar um modelo de turbulência na simulação por CFD, pois o número de Reynolds calculado indica que o fluxo está na faixa de transição para turbulento, e modelos de turbulência ajudarão a capturar as variações no fluxo de forma mais precisa.