Estudo da razão de refino de malhas numéricas usadas na simulação de separadores supersônicos

dc.contributor.advisor-co1Augusto, Liliana de Luca Xavier
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6049769741255261
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4802-4269
dc.contributor.advisor1Lopes, Gabriela Cantarelli
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5680967191791061
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4475-6075
dc.contributor.authorMiné, Felipe Tobias Cesar
dc.date.accessioned2026-09-11T18:39:36Z
dc.date.issued2026-07-07
dc.description.abstractSupersonic separators constitute a promising alternative to conventional phase separation methods as they dispense with moving parts and external heating, reducing maintenance costs and energy consumption. However, experimental tests are costly, which makes computational simulations essential tools for optimizing these devices. The work fills a gap in the literature by comparing approaches for mesh construction for supersonic separators, investigating the influence of mesh refinement strategy on the accuracy and efficiency of supersonic flow simulations in a convergent-divergent nozzle. Two approaches are compared: uniform refinement in the axial and radial directions (Group 1) and exclusively axial refinement (Group 2). Five response variables are analyzed: shock wave position, minimum pressure, maximum velocity, minimum temperature, and mass flow rate. The results indicate that Group 1 presents greater accuracy, with lower values of the Grid Convergence Index (GCI) for all variables. Group 2, in turn, converges more quickly, with a total simulation time 24% lower, especially for less refined meshes. The mass flow rate presents the smallest errors (GCI < 0.1% in Group 1) as it is little influenced by compressibility; the minimum pressure proves to be the most sensitive variable, with errors up to 33% in Group 2 for coarse meshes. It is observed that uniform refinement is recommended when accuracy is a priority, while anisotropic refinement can be adopted in exploratory studies or under time constraints, provided that larger errors are tolerated.eng
dc.description.resumoSeparadores supersônicos constituem alternativa promissora aos métodos convencionais de separação de fases por dispensarem partes móveis e aquecimento externo, reduzindo custos de manutenção e consumo energético. Contudo, testes experimentais são onerosos, o que torna as simulações computacionais ferramentas essenciais para otimização desses equipamentos. O trabalho preenche lacuna na literatura ao comparar abordagens para construção de malha para separadores supersônicos, investigando a influência da estratégia de refino de malha na precisão e eficiência de simulações de escoamento supersônico em um bocal convergente-divergente. Duas abordagens são comparadas: refino uniforme nas direções axial e radial (Grupo 1) e refino exclusivamente axial (Grupo 2). Analisam-se cinco variáveis de resposta: posição da onda de choque, pressão mínima, velocidade máxima, temperatura mínima e vazão mássica. Os resultados indicam que o Grupo 1 apresenta maior precisão, com menores valores do Índice de Convergência de Malha (GCI) para todas as variáveis. O Grupo 2, por sua vez, converge mais rapidamente, com tempo total de simulação 24% inferior, especialmente para malhas menos refinadas. A vazão mássica apresenta os menores erros (GCI < 0,1% no Grupo 1) por ser pouco influenciada pela compressibilidade; a pressão mínima mostra-se a variável mais sensível, com erros até 33% no Grupo 2 para malhas grosseiras. Observa-se que o refino uniforme é recomendado quando a precisão é prioritária, enquanto o refino anisotrópico pode ser adotado em estudos exploratórios ou com restrição de tempo, desde que os maiores erros sejam tolerados.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24654
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQ
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectSeparação supersônicapor
dc.subjectGeração de malhas anisotrópicaspor
dc.subjectSimulação numéricapor
dc.subjectOnda de choquepor
dc.subjectEficiência computacionalpor
dc.subjectSupersonic separationeng
dc.subjectAnisotropic meshingeng
dc.subjectNumerical simulationeng
dc.subjectShock waveeng
dc.subjectComputational efficiencyeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.titleEstudo da razão de refino de malhas numéricas usadas na simulação de separadores supersônicospor
dc.title.alternativeStudy of mesh refinement ratio in supersonic separator simulationseng
dc.typeTCC

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