Modelagem de interfaces em escoamentos bifásicos de fluidos viscoelásticos usando o software HiG-Flow

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silva, Aquisson Theyllon Gomes da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: CSF model; Escoamentos multifásicos; EVSS; Giesekus; HiG-flow; HiG-tree; Método VOF; Modelo CSF; Multiphase flow; Oldroyd-B; PLIC-VOF method; VOF method
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-07082025-150725/

Nesta tese, investigou-se a influência da viscoelasticidade em fenômenos de escoamento bifásico, incompressíveis, imiscíveis e isotérmicos. Para isso, foram implementados métodos numéricos no software HiG-Flow, com o objetivo de resolver o conjunto de equações que modela esses fenômenos. O método da fração de volume do fluido (VOF-3D), que descreve a interface implicitamente, foi implementado para modelar a interface em escoamentos bifásicos. Além disso, melhorias foram feitas nos algoritmos VOF-2D implementados em versões anteriores do software. O transporte da interface foi realizado utilizando o tradicional método PLIC (Piecewise- Linear Interface Calculation) do VOF. A tensão interfacial foi calculada com o modelo CSF (Continuum Surface Force), e a curvatura interfacial, que aparece no termo de tensão interfacial, foi determinada pelo método da função altura (HF). Para caracterizar a viscoelasticidade, foram utilizados os modelos constitutivos Oldroyd-B e Giesekus. A estabilização numérica foi realizada utilizando a técnica EVSS (Elastic Viscous Split Stress), que permitiu obter soluções convergentes para o sistema de equações que descreve o escoamento de fluidos viscoelásticos. Além disso, a raiz quadrada foi usada como função de transformação do tensor de conformação, estabilizando os métodos numéricos utilizados nas equações constitutivas. Os resultados foram obtidos por meio da simulação de problemas clássicos da literatura, com destaque para aqueles envolvendo a ascensão de bolhas. O módulo bifásico desenvolvido no HiG-Flow permite a consideração de diferentes modelos constitutivos para cada uma das fases do escoamento bifásico, possibilitando simular escoamentos complexos, como aqueles onde uma fase é descrita pelo modelo Oldroyd-b e a outra fase é descrita pelo modelo Giesekus, por exemplo.