Modelagem e simulação numérica de escoamento bifásico para estudo de hidrociclone através do software ANSYS®

Abstract

O petróleo tem uma grande importância na sociedade, sendo, portanto, uma potente fonte de energia que atua fortemente no âmbito da economia, engenharia, política e tecnologia. Portanto, o presente trabalho aborda uma caracterização acerca dos hidrociclones que é bastante utilizado na indústria petrolífera, na qual promovem a separação de componentes através de um campo centrífugo. Para tanto, realizou-se por meio de metodologia numérica, a modelagem e simulação de um escoamento bifásico (óleo-água) em um hidrociclone. Utilizando-se para isso da Fluidodinâmica Computacional (CFD) que é uma ferramenta que auxilia no estudo de escoamentos, pois emprega-se a resolução numérica das equações de conservação para presumir o comportamento do fluido, operando através do software ANSYS®. Ademais, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o perfil de velocidade e a distribuição de pressão ao longo do hidrociclone, modelado a partir da geometria do experimento prático de Marins et al. (2010). Além de analisar a trajetória das linhas de corrente e o comportamento das partículas de óleo (fase dispersa) e da água (fase contínua) no interior do hidrociclone, comparando-as com a literatura e trabalhos afins. Os resultados mostraram-se satisfatórios e coerentes com a literatura, nas qual os perfis de velocidade e pressão mantiveram o comportamento esperado para hidrociclones e na fase dispersa, quanto a eficiência de separação fracionada, identificou-se que de 284 partículas de óleo injetadas, 267 saíram pelo overflow e 17 saíram pelo underflow. Apresentando, portanto, a simulação realizada, um ótimo desempenho e referência para realização de trabalhos futuros.