Slug flow em riser de extração de petróleo em águas profundas: uma análise numérica profunda e proposta de diagnóstico (original) (raw)
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Aos meus avôs Augusto e Lino, até o universo se envergonha da imensidão da saudade que vos tenho. iv v Agradecimentos "E a sua dúvida pode tornar-se uma boa qualidade se a educar. Tem de tornar-se sábia, tem de tornar-se crítica. Pergunte-lhe, sempre que ela lhe estragar alguma coisa, por que é que essa coisa é odiosa, exija-lhe provas, ponha-a à prova, e talvez conclua que ela é perplexidade e embaraço-talvez a ache irritante. Mas não ceda, exija razões e faça assim de cada vez, atento e consequente, e há-de chegar o dia em que ela se transformará, de destruidora, num dos seus melhores trabalhadores-talvez o mais inteligente de todos os que constroem a sua vida." Rainer Maria Rilke em Cartas a um Jovem Poeta Tudo começou com uma dúvida, uma inquietação que poderia ter permanecido apenas isso não fosse o apoio de um universo de pessoas que me incentivaram durante esta procura por respostas. Às minhas orientadoras, Professora Doutora Silvana Mota-Ribeiro e Professora Doutora Helena Pires, obrigada pelas constantes lições, pela paciência, pela disponibilidade... por tudo. Não há realmente palavras. Foi um prazer, e uma honra, trabalhar com as duas. À minha família, ao meu pai, à minha mãe, e em especial à minha irmã que é sem dúvida "a favorita", a minha favorita. Sem ti não seria nada. Obrigada por entenderes e atenderes. Aos meus colegas e amigos, em especial ao Filipe e ao Carlos, por me tirarem de casa antes de enlouquecer por completo, e à Aurora, à Marta, à Alexandra e à Adriana, que estiveram sempre lá. Devo-vos muito. E fica também um agradecimento a todos aqueles que de alguma maneira me trouxeram aqui, a este preciso momento, em que chega ao fim mais uma fase da minha vida. É tempo de passar a estafeta ao colega da frente.
Análise numérica do escoamento sobre degrau ascendente utilizando o mo-delo Sparlart-Allmaras
2016
O objetivo deste trabalho é complementar os resultados existentes na literatura (em LES, DNS e PIV) sobre a formação de uma bolha de separação em escoamento em regime permanente sobre um corpo simétrico bidimensional através da simulação computacional baseada nas equações médias de Reynolds (RANS). O objetivo principal é analisar as características da bolha de separação (as linhas de corrente médias, os perfil de velocidade, o ângulo de separação da bolha, o comprimento de recolamento da bolha de separação, a altura da bolha de separação, o coeficiente de atrito superficial, a distribuição de pressão e a energia cinética turbulenta) para o parâmetro adimensional h (onde h é a razão entre o raio R do bordo de ataque e sua altura H). Quatro geometrias foram investigadas, correspondendo aos parâmetros h de 0,125, 0,25, 0,50 e 1. O número de Reynolds foi considerado igual à 2000. As soluções obtidas através das equações médias de Reynolds para o escoamento bidimensional em regime permanente utilizou o modelo de turbulência Spalart-Allmaras. Os resultados obtidos foram comparados com dados computacionais em DNS e LES e experimental em PIV. Foram significativamente satisfatórios, tendo em vista o baixo custo computacional e alta velocidade de convergência.
Análise numérico-experimental de um escoamento turbulento em um canal com defletores
2002
Resumo. O presente trabalho analisa numérica e experimentalmente um escoamento de ar no interior de um canal de seção retangular, contendo dois defletores retangulares. Trata-se de um problema de interesse no âmbito dos trocadores de calor, onde a caracterização do escoamento, tal como a sua distribuição de pressão, a existência e a extensão de possíveis recirculações precisam ser identificadas. As equações diferenciais que descrevem o escoamento foram integradas pelo Método dos Volumes Finitos, em duas dimensões, empregando o Fluent, com o modelo k-ε para descrever a turbulência. A malha é estruturada, com volumes retangulares. Diversas condições de contorno foram exploradas, obtendo-se maior realismo com campo de velocidades prescrito na entrada do canal e pressão atmosférica prescrita na sua saída. Os resultados obtidos são comparados com dados experimentais, sendo os desvios analisados e comentados. O campo de velocidades foi mapeado com anemômetro de fio quente, e de pressões c...
Desenvolvimento de um simulador numérico para o estudo do escoamento de petróleo em meios porosos
Lajer - Latin American Journal of Energy Research, ISSN: 2358-2286, DOI (prefixo): 10.21712, 2014
Conhecer bem as propriedades dos reservatórios de petróleo é fundamental para confiáveis previsões de produção e para avaliar possíveis estratégias para otimizar os processos de produção. Uma ferramenta muito utilizada para este fim é a simulação numérica de reservatórios de petróleo, que através da aplicação de técnicas numéricas permite obter a solução de equações diferenciais complexas por natureza. Um simulador numérico de reservatórios pode fornecer informações importantes na predição do desempenho do reservatório, representando, assim, um instrumento fundamental na avaliação e desenvolvimento de campos de petróleo recém descobertos ou já existentes. O presente trabalho vem com o objetivo de desenvolver um simulador numérico, bem documentado e de fácil compreensão para alterações futuras. O simulador desenvolvido é aplicado para o escoamento monofásico em reservatórios bidimensionais, governado pela equação da difusividade hidráulica. A discretização da equação governante é fei...
Estudo numérico do escoamento ao redor de cilindros alinhados
In this work the dynamic response of a high aspect ratio flexible cylinder due to vortex shedding is numerically investigated. The model is divided in two-dimensional sections along the riser length. The discrete vortex method (DVM) is employed for the assessment of the hydrodynamic forces acting on these two-dimensional sections. The hydrodynamic sections are solved independently, and the coupling among the sections is taken into account by the solution of the structure in the time domain by the finite element method implemented in Anflex code (Mourelle et al. (2001)). Parallel processing is employed to improve the performance of the method. A master-slave approach via MPI (Message Passing Interface) is used to exploit the parallelism of the present code. The riser sections are equally divided among the nodes of the cluster. Each node solves the hydrodynamic sections assigned to it. The forces acting on the sections are then passed to the master processor, which is responsible for the calculation of the displacement of the whole structure. One of the main contributions of the present work is the possibility of simulating the flow around flexible cylinders in the pos-critical regime and around bundle of risers.
Estudo numérico do escoamento bifásico de água e óleo em conexões tê na presença de vazamento
2014
From the large number of accidents involving pipelines in the oil industry, many researcher have the objective of improving the tecnologies of leak detection, where the knowledge of the behavior (s) fluid (s) inside the pipe is necessary. The work aims to describe the thermofluid dynamics study of oil-water flow in a pipe with tee junction and with the presence of leakage. For this, a three-dimensional domain was built and it was simulated the nonisothermal flow of water by testing models of turbulence standard, SST e RNG , using the equations of conservation of mass, momentum and energy. Comparing the profiles of velocity and temperature with experimental data, it were observed that the standard model well represented the flow pattern behavior satisfactorily. The water-oil two-phase flow in a tee junction with leakage was simulated, varying the volume fraction of oil mixtures and temperatures of the input sections. It was noted that the smaller the volume fraction of oil in the flow, the greater the pressure upstream of the leak and the region where the main duct is linked to the secondary duct showed higher pressure gradients.
Modelagem Tridimensional Do Lançamento De Rejeitos Da Indústria Petrolífera Em Águas Profundas
Three-dimensional simulations are presented to evaluate the fate of drilling cuttings and produced water, which are the main wastes in a typical oil production sites. The incorrect destination of these wastes could bring some environmental impacts. Therefore, it is very important to use accurate numerical tools to modeling such discharges. The modeling work presented here was carried out with the aid of the computational fluid dynamics code CFX®. Comparisons of the results provided by this methodology and those obtained by standard codes are made, demonstrating the applicability of computational fluid dynamics tools to environmental modeling.
Estudo numérico do escoamento de um cilindro oscilando
Este exemplar foi revisado e alterado em relação à versão original, sob responsabilidade única do autor e com a anuência de seu orientador. São Paulo, de maio de 2007. Assinatura do autor _________________________ Assinatura do orientador ____________________ FICHA CATALOGRÁFICA Raupp, Eduardo Mendonça Estudo numérico do escoamento ao redor de um cilindro oscilando / E.M. Raupp. --ed.rev. --São Paulo, 2007. 112 p. Dissertação (Mestrado) -
Vetor Revista De Ciencias Exatas E Engenharias, 2010
Neste trabalho foi estudado o escoamento bidimensional de um fluido incompressível ao redor de um cilindro em movimento forçado. Foram analisados os fenômenos que ocorrem nos escoamentos em torno de estruturas cilíndricas submetidas a uma oscilação periódica utilizando a técnica de Simulação Numérica Direta. As equações que descrevem o escoamento são as equações de Navier-Stokes e a equação da continuidade, que são discretizadas em uma malha cartesiana. O Método de Runge-Kutta de terceira ordem, com armazenamento reduzido, foi usado para a discretização temporal, e um esquema de diferenças finitas de sexta ordem, na discretização espacial das equações. O cilindro é representado através do Método de Fronteiras Virtuais. Foram simuladas, para um número de Reynolds igual a 400, as trajetórias, transversal e em oito, variando as amplitudes, horizontal e vertical de movimento. O cálculo das médias temporais dos coeficientes de arrasto e sustentação bem como o estudo do padrão da esteira de vórtices permitiu a análise das variações no escoamento em função das amplitudes horizontal e vertical de deslocamento. Nas trajetórias transversais observou-se o padrão 2S, com exceção da amplitude de 0,55D, que apresentou padrão 2P. As simulações em oito apresentaram o padrão 2P na maioria dos casos e para algumas amplitudes não foi observado padrão periódico de desprendimento de vórtices.