Estudo Numérico do Sloshing Utilizando Método SPH

Nome: Danilo de Almeida Barbosa
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 12/03/2018
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Julio Tomás Aquije Chacaltana Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Diogo Costa Buarque Examinador Interno
Edmilson Costa Teixeira Examinador Interno
Julio Tomás Aquije Chacaltana Orientador
RIGOBERTO ELEAZAR MELGAREJO MORALES Examinador Externo
Roger Matsumoto Moreira Examinador Externo

Resumo: RESUMO
A crescente explotação de petróleo offshore e consequente aumento no número de
plataformas FPSO e embarcações para o transporte deste fluido exige atenção cada
vez maior aos efeitos produzidos pela oscilação da superfície livre em tanques de
transporte e armazenamento de petróleo líquido e gás liquefeito. Nesta Tese, um
estudo sobre os impactos nas paredes laterais de contêineres retangulares
provocados pelo sloshing é proposto. Para esta tarefa recuperamos três testes
experimentais realizados por autores distintos dos quais dois simularam em escala
reduzida o comportamento de tanques sob a ação de forças horizontais e um
terceiro o movimento de arfagem com o tanque sobre uma plataforma do tipo
pêndulo invertido. Os dados quantitativos e qualitativos da pressão hidrodinâmica
sobre as bordas foram coletadas a partir de transdutores instalados nas paredes dos
recipientes. Estes dados foram aproveitados para validar o modelo proposto que
reproduziu com boa qualidade o perfil do escoamento, bem como o carregamento
hidrodinâmico em todos os cenários. Nosso modelo foi pautado no método
lagrangiano de partículas livres (sem malha) conhecido como SMOOTHED
PARTICLE HYDRODYNAMISC – SPH, que em sua forma genuína para escoamento
de fluidos incompressível faz uso da força oriunda do potencial de Lennard-Jones
para manter as partículas no interior do domínio. Contribuições ao método também
foram realizadas: como a alteração no sistema de busca de partículas vizinhas;
propor uma relação entre o número de partículas virtuais e comprimento de
suavização; e apontamento para um “número ótimo” de partículas de contorno.
Porém a contribuição de maior relevância foi à criação de uma nova técnica de
tratamento do contorno utilizando a FORÇA DE COULOMB, que se mostrou mais
robusta do que a técnica clássica. A modelagem matemática passou pelas equações
da conservação da massa e conservação de momento linear. Com isso, simulações
com diferentes geometrias foram feitas e após a identificação das causas e efeitos
produzidos pelo sloshing, mecanismos de supressão foram instalados no interior dos
tanques. Os testes seguiram com defletores de duas alturas distintas e com
defletores em forma de seta atuando como aletas. Todos os baffles se mostraram
eficientes na redução das tensões normais, contudo aqueles na forma de seta se
apresentaram superiores aos baffles verticais padrão, indicando que uma morfologia
adequada pode reduzir os danos gerados pelo sloshing.

Acesso ao documento

Acesso à informação
Transparência Pública

© 2013 Universidade Federal do Espírito Santo. Todos os direitos reservados.
Av. Fernando Ferrari, 514 - Goiabeiras, Vitória - ES | CEP 29075-910