Avaliação do fenômeno de sloshing em reservatórios de pulverizadores agrícolas utilizando uma análise numérica (CFD)
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Data
2021-12-07
Autores
Micheli, Gustavo Barbosa
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
O fenômeno de sloshing de um líquido em reservatórios parcialmente cheios, causado por mudanças bruscas e repentinas de um veículo em movimento, pode impactar na integridade estrutural do reservatório e, ao mesmo tempo, na estabilidade dinâmica do veículo. No caso de pulverizadores agrícolas, os efeitos do fenômeno de sloshing no reservatório de calda de pesticidas são investigados nesse trabalho. Os mesmos ocorrem devido à desaceleração repentina da máquina, e foram analisados sob três níveis de enchimento, 25%, 50% e 75%. As distribuições de pressão na parede do reservatório ao longo do tempo foram avaliadas pelo uso de modelos multifásicos transientes (água e ar como gás ideal) com a consideração de superfície livre num modelo homogêneo. Foi possível verificar o comportamento das ondas de sloshing. A condição de enchimento de 75% da capacidade do reservatório foi a que gerou valores mais altos de pressão na parede do mesmo. A eficiência de dois arranjos com diferentes tipos de defletores verticais para reduzir a pressão de impacto foi numericamente investigada. A tensão de cisalhamento na parede inferior do reservatório com a inclusão desses arranjos propostos foi analisada utilizando modelos em regime permanente com agitação mecânica, considerando o reservatório totalmente cheio. A solução proposta composta por dois defletores verticais parciais e com um espaço entre eles foi a mais eficaz. Esse arranjo promoveu uma maior redução da pressão de impacto na parede do reservatório e outras instabilidades devido ao sloshing, e ao mesmo tempo manteve os resultados de agitação da calda no caso do reservatório sem os defletores.
The sloshing phenomenon occurs in partially filled tankers due to sudden movement can affect the tank structure integrity and impair the dynamic stability of the tanker. The effects of sloshing phenomena in a spray mixture tank due to acceleration or deceleration of the agricultural vehicle is investigated under three filling levels of 25%, 50%, and 75%. The pressure time distributions on the tank wall were evaluated by using a multiphase transient model (water and air as an ideal gas) and a free surface flow in a homogeneous model. It was possible to verify the wave behavior of sloshing. The condition of 75% tank filling volume generated the highest pressure on the tank wall. The effectiveness of two types of vertical baffles in suppressing pressure was numerically investigated. Shear stress on the tank bottom wall under these proposed arrangements was analyzed by steady-state models and mechanical agitation, considering a filled tank. The proposed solution based on two partial vertical baffles and a central gap was the most effective. It promotes the higher reduction of wall impact pressure and other sloshing instabilities and maintains similar results of mixture agitation of the tank without baffles.
The sloshing phenomenon occurs in partially filled tankers due to sudden movement can affect the tank structure integrity and impair the dynamic stability of the tanker. The effects of sloshing phenomena in a spray mixture tank due to acceleration or deceleration of the agricultural vehicle is investigated under three filling levels of 25%, 50%, and 75%. The pressure time distributions on the tank wall were evaluated by using a multiphase transient model (water and air as an ideal gas) and a free surface flow in a homogeneous model. It was possible to verify the wave behavior of sloshing. The condition of 75% tank filling volume generated the highest pressure on the tank wall. The effectiveness of two types of vertical baffles in suppressing pressure was numerically investigated. Shear stress on the tank bottom wall under these proposed arrangements was analyzed by steady-state models and mechanical agitation, considering a filled tank. The proposed solution based on two partial vertical baffles and a central gap was the most effective. It promotes the higher reduction of wall impact pressure and other sloshing instabilities and maintains similar results of mixture agitation of the tank without baffles.
Descrição
Palavras-chave
Pressão de impacto, Fluidodinâmica computacional, Pulverização agrícola, Reservatório com defletores, Sloshing, Impact pressure, CFD analysis, Spray tank, Tank with baffles