Modeling for pressure waves propagation velocity in slug flow [recurso eletrônico] : Modelagem para a velocidade de propagação de ondas de pressão em escoamentos padrão golfadas
Gabriela Pereira Toledo
DISSERTAÇÃO
Inglês
T/UNICAMP T575m
[Modelagem para a velocidade de propagação de ondas de pressão em escoamentos padrão golfadas]
Campinas, SP : [s.n.], 2023.
1 recurso online (123 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Ricardo Augusto Mazza
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Resumo: O padrão golfadas está presente em diversas situações industriais como no segmento de petróleo e químico. Devido à sua ampla aplicação, é necessário aprimorar constantemente o entendimento deste padrão. A mudança das condições operacionais induz um transiente no escoamento, gerando o...
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Resumo: O padrão golfadas está presente em diversas situações industriais como no segmento de petróleo e químico. Devido à sua ampla aplicação, é necessário aprimorar constantemente o entendimento deste padrão. A mudança das condições operacionais induz um transiente no escoamento, gerando o fenômeno de propagação de ondas de pressão. Portanto, é essencial conhecer as características da onda de pressão para o projeto e operação dos sistemas, visto que grandes ondas de pressão podem causar a falha de equipamentos. Embora existam modelos simplificados para a estimativa da velocidade da onda de pressão em escoamentos padrão golfadas, eles não apresentam boa concordância quando comparados a dados experimentais. Recentemente o modelo de dois fluidos vem sendo utilizado para este fim, apresentando bons resultados. No entanto, trabalhos anteriores não apresentaram uma análise da frequência de oscilação, que é um parâmetro de entrada nesses modelos. Este estudo visa utilizar o modelo de seguimento de pistões para obter essa frequência de oscilação por meio de uma análise dos espectros de frequência dos sinais de pressão e velocidade de translação da bolha usando a Transformada Discreta de Fourier (TDF). A frequência foi comparada com correlações para a frequência de passagem disponíveis na literatura. Além disso, os resultados da velocidade da onda de pressão foram comparados com os dados experimentais de Maria e Rosa (2016). O modelo de dois fluidos estimou a velocidade da onda de pressão com um desvio médio de 17% e com desvio menor que 30% para todos os casos usando o resultado de frequência da análise da TDF. Utilizando as correlações de frequência de passagem é obtido um desvio médio semelhante. O método proposto para determinar a frequência de oscilação se mostrou apropriado para o modelo de dois fluidos capturar a velocidade de propagação de ondas em padrão golfadas
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Abstract: The slug flow pattern occurs in many industrial situations, such as in the petroleum and chemical sectors. Because of the wide occurrence of this pattern, a constant improvement in understanding the slug flow behavior is necessary. Changes in the operational conditions induce a flow...
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Abstract: The slug flow pattern occurs in many industrial situations, such as in the petroleum and chemical sectors. Because of the wide occurrence of this pattern, a constant improvement in understanding the slug flow behavior is necessary. Changes in the operational conditions induce a flow transient, generating the pressure wave propagation phenomenon. Therefore, knowing the pressure propagation characteristics is essential for designing and managing the systems since great pressure waves may cause equipment failure. Although there are simple models to predict the pressure wave velocity in slug flow, they do not agree well with experimental data. Recently, the two-fluid model has been used for this purpose with good results; however, the previous works did not present an analysis of the oscillation frequency, which is an input parameter in these models. This study uses the slug tracking model to assess this oscillation frequency, presenting a signal analysis of pressure and bubble nose velocity over time using the Discrete Fourier Transform (DFT). The frequency is compared to the correlations for the frequency of passage. Moreover, the results for the pressure propagation velocity are compared with the experimental campaign of Maria and Rosa (2016). Using the frequency from the DFT analysis, the two-fluid model could predict the experimental pressure wave velocity with a mean deviation of 17% and less than 30% deviation for all cases. In addition, using the frequency correlations, a similar mean deviation was obtained. The proposed method to determine the oscillation frequency proved to be appropriate for the two-fluid model to capture the pressure wave propagation velocity in slug flow
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Modeling for pressure waves propagation velocity in slug flow [recurso eletrônico] : Modelagem para a velocidade de propagação de ondas de pressão em escoamentos padrão golfadas
Gabriela Pereira Toledo
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