Título

Sobre a validade das funções de parede para a previsão dos sistemas de refrigeração de equipamentos siderúrgicos

On the validity of wall functions for the prediction of the cooling systems of steelmaking equipment

Autoria

BRAGA, BERNARDO MARTINS; MAIA, BRENO TOTTI

BRAGA, BERNARDO MARTINS

Eu sou esse autor

MAIA, BRENO TOTTI

Eu sou esse autor

DOI

10.5151/2594-5300-43565

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Resumo

A CFD é amplamente utilizada para análise, resolução de problemas e dimensionamento de equipamentos siderúrgicos, incluindo seus sistemas de refrigeração. Nessas simulações, funções de parede são frequentemente empregadas devido ao grande porte do sistema estudado, ao curto tempo disponível para o projeto ou à inexperiência do usuário. No entanto, o uso confiável de funções de parede exige dos usuários certo conhecimento especializado em turbulência, que eles podem não possuir. Como resultado, as funções de parede podem ser empregadas fora de sua faixa de validade ou com uma resolução de malha insuficiente. Este trabalho discute a validade das funções de parede e questões relacionadas, como a estimativa de y+ e o requisito de resolução de malha. A relevância prática do tema é mostrada por meio de resultados de simulação para o novo bloco de cobre para FEA da Lumar Metals, o Protect Block. Embora este trabalho seja direcionado à análise de sistemas de refrigeração, a maior parte de seu conteúdo se aplica à simulação de qualquer escoamento interno de fluido incompressível.

CFD is extensively used for analysis, troubleshooting, and dimensioning of steelmaking equipment, including their cooling systems. In these simulations, wall functions are often employed due to the large size of the studied system, the short time available for the project or user inexperience. However, the reliable use of wall functions demands some turbulence expertise from the users, which they might not have. As a result, wall functions might be employed outside their validity range or with a insufficient mesh resolution. This work discusses the validity of wall functions and related issues, such as estimation of y+ and mesh resolution requirement. The practical relevance of the subject is shown through simulation results for the new EAF copper block of Lumar Metals, Protect Block. Although this work is directed for the analysis of cooling systems, most of its content applies for the simulation of any internal flow of incompressible fluid.

Palavras-chave

Função de parede, CFD, RANS

Turbulence Modeling, Wall Function, CFD, RANS