Caracterização quantitativa do volume de cavidades em um dispositivo de cavitação hidrodinâmica usando dinâmica de fluidos computacional

Resumo

A cavitação hidrodinâmica tem sido amplamente estudada por seu potencial em remover poluentes emergentes. Apesar do avanço dos estudos experimentais envolvendo este fenômeno, ainda são necessários estudos computacionais que avaliem a influência da geometria dos dispositivos de cavitação nos parâmetros de escoamento. O objetivo deste artigo foi avaliar, por meio da Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), a influência da mudança da geometria de um dispositivo de Venturi sobre o volume de cavidades formadas em sua seção divergente. Os parâmetros geométricos modificados no Venturi foram: o ângulo divergente e a relação entre a altura e a largura da garganta (h/w). O volume das cavidades é um parâmetro importante porque influencia a intensidade da cavitação. Um sistema de bancada cavitacional foi construído a fim de obter dados de entrada para simulação. Os resultados mostraram que o aumento do ângulo divergente de 6,5° para 18,5° reduziu gradativamente o volume das cavidades de 93 mm³ para 10 mm³. Entre as relações h/w = 0,05 e h/w = 0,45 observou-se a formação de cavidades entre 106 mm³ e 77 mm³, porém entre h/w = 0,45 e h/w = 1,0 ocorreu a formação de 213 mm³. Portanto, Venturi's com ângulo divergente menor que 6,5º e relação h/w maior que 0,45 produzem maior volume de cavidades. O maior volume de cavidades não necessariamente produzirá maior intensidade cavitacional, uma vez que nuvens de cavitação podem se formar e reduzir a intensidade de implosão das bolhas de cavitação.