Fluid flow through porous media with the one domain approach: a simple model for grains drying

Abstract

Considerando que a massa de grãos é uma quantidade de espaços sólidos e vazios (orifícios) pelos quais um fluido pode passar, pode-se assumir a secagem do grão como um problema de um escoamento em meio poroso. Neste sentido, a modelagem matemática e a simulação computacional são utilizadas para descrever a convecção em um fluxo livre adicionando um obstáculo poroso. Este trabalho tem como objetivo modelar um problema de convecção através de um meio poroso cilíndrico, adotando uma abordagem de Single-Domain. Um modelo de secagem de um cilindro contendo grãos é executado. Entre os grãos, existe uma certa quantidade de água, e também é analisada a difusão da água de dentro para fora do cilindro poroso. Uma malha numérica de volumes finitos bidimensionais em coordenadas cartesianas é usada para simular o entorno e dentro da seção do cilindro poroso. A malha numérica consiste em 102 nós na direção r e 296 nós em θ. Descobrimos que o campo de fluxo permanece estável para a faixa do número de Reynolds considerado (1 ≤ Re ≤ 40), apresentando comportamento simétrico e não simétrico conforme o aumento de Re. Por fim, com alto Re (Re > 90), a destruição do padrão simétrico (esteiras de von Kármán) pôde ser reproduzida por nosso estudo. A análise da pluma de concentração foi feita para um melhor entendimento do caminho da umidade na secagem dos grãos. Também é uma informação importante para ajudar a determinar a taxa de secagem em estudos futuros. Palavras-chave: Secagem, meio aberto-poroso acoplado, abordagem de Single Domain, esteiras de von Kármán.