Análise da influência de parâmetros geométricos da válvula submersa na turbulência superficial em moldes de lingotamento contínuo através de simulações numéricas.
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Data
2022
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Resumo
Este trabalho objetivou calibrar um modelo de simulação fluidodinâmica para um molde de
Lingotamento Contínuo a partir de dados experimentais de um modelo em água, e utilizar este
modelo de simulação para estudar a influência tanto do raio interno superior da porta como da
profundidade do recuo da Válvula Submersa (SEN) na oscilação superficial do molde. Os dados
experimentais foram obtidos através de um modelo em água de escala 0,6:1, de onde se obteve
a medição dos tamanhos de bolhas de ar, bem como a medição da oscilação superficial através
de sensores ultrassônicos e o comportamento fluidodinâmico através de espalhamento de
corante. Os experimentos realizados mostram que a vazão de ar injetada no molde não
influencia a distribuição estatística de tamanhos de bolhas do modelo físico. Os experimentos
também permitiram extrair distribuições estatísticas de tamanho de bolhas que serviram como
input para as simulações numéricas. A comparação dos resultados obtidos dos experimentos
permitiu também selecionar um conjunto de forças interfásicas que representasse mais
fidedignamente na simulação o comportamento do escoamento e do espalhamento de bolhas no
modelo físico. Dentre as combinações de forças interfásicas simuladas, a combinação de Força
de Massa Virtual com Força de Gradiente de Pressão apresentou os resultados mais coerentes
com os dados experimentais. Sobre análise da influência do raio interno superior da porta,
observou-se que, para valores pequenos de raio, a oscilação superficial é intensificada. Por outro
lado, observou-se redução considerável da oscilação superficial quando adotado um raio de
20mm. Em relação à análise da profundidade de recuo do fundo da SEN, a geometria sem
nenhum recuo apresentou oscilação de superfície menos intensa do que a geometria de
referência (recuo de 6,1mm). No entanto, quando se aumenta a profundidade de recuo em
relação à profundidade de referência (6,1mm), a oscilação superficial é amenizada, com a
configuração de profundidade de recuo de 9mm apresentando a maior redução na oscilação
superficial.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Processos de fabricação, Bolhas - física - distribuição, Lingotamento contínuo, Fluidodinâmica computacional, Equipamentos industriais - válvula submersa
Citação
RIBEIRO, Rodrigo Garcia. Análise da influência de parâmetros geométricos da válvula submersa na turbulência superficial em moldes de lingotamento contínuo através de simulações numéricas. 2022, 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.