Geração de tabelas RGP especializadas para misturas CO₂-CH₄ utilizadas em modelo CFD de compressores centrífugos

Abstract

As simulações de gases reais no ANSYS CFX dependem de tabelas no formato .RGP (Real Gas Properties), que descrevem propriedades termodinâmicas e de transporte em função da temperatura e da pressão. Até então, não existiam ferramentas acessíveis capazes de gerar tabelas .RGP para misturas gasosas, o que limitava estudos com fluidos relevantes em processos de recuperação avançada (EOR) e captura e armazenamento de carbono (CCUS). Este trabalho desenvolve um gerador automatizado em Python, baseado na biblioteca CoolProp, que calcula nove propriedades fundamentais e produz tabelas completas e compatíveis com o CFX. O sistema inclui correção automática de dados, tratamento de descontinuidades e verificação de monotonicidade, garantindo suavidade numérica e consistência termodinâmica. Foram geradas e verificadas tabelas para o CO₂ puro e para a mistura CO₂ (91%)/CH₄ (9%), no formato .RGP. As simulações no CFX confirmaram o comportamento físico esperado, redução da razão de pressão, potência de compressão e eficiência isentrópica, demonstrando a confiabilidade do método. A solução proposta elimina a dependência de arquivos externos e viabiliza o uso de misturas gasosas em CFD, ampliando significativamente o alcance de aplicações industriais e acadêmicas com gases reais.

Real gas simulations in ANSYS CFX rely on tables in the .RGP (Real Gas Properties) format, which describe thermodynamic and transport properties as a function of temperature and pressure. Until now, there were no accessible tools capable of generating .RGP tables for gas mixtures, which limited studies involving fluids relevant to Enhanced Oil Recovery (EOR) and Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS) processes. This work develops an automated generator in Python, based on the CoolProp library, which calculates nine fundamental properties and produces complete tables compatible with CFX. The system includes automatic data correction, discontinuity handling, and monotonicity verification, ensuring numerical smoothness and thermodynamic consistency. Tables were generated and verified for pure CO₂ and for a CO₂ (91%)/CH₄ (9%) mixture in the .RGP format. Simulations in CFX confirmed the expected physical behavior, including a reduction in pressure ratio, compression power, and isentropic efficiency, demonstrating the method's reliability. The proposed solution eliminates dependence on external files and enables the use of gas mixtures in CFD, significantly expanding the scope of industrial and academic applications involving real gases.