Análise comparativa do escoamento de fluído em experimentos RTM utilizando aplicativos comerciais

Abstract

Este trabalho visa estudar o fluxo de um fluido em um meio poroso (fibroso) durante o processo de Moldagem por Transferência de Resina (RTM) utilizando e comparando dois softwares comerciais: o ANSYS CFX, software de simulação numérica CFD não-dedicado a RTM, e o PAM-RTM, software de simulação numérica dedicado a esta aplicação. Foram utilizados dados experimentais, empregando uma pré-forma de tecido (0/90) de fibra de vidro e que foi impregnada por um óleo vegetal em injeção radial de RTM. Diversos experimentos foram realizados variando-se a pressão de injeção e o teor volumétrico de fibras a fim de observar o efeito no comportamento do fluxo. Com estes dados, alimentou-se o ANSYS CFX e o PAM-RTM utilizando equações dos meios porosos conhecidas, e foram feitas análises numéricas de todos os casos experimentais. Resultados de permeabilidade, viscosidade do fluido, tempo de preenchimento do molde, campo de pressão, variação da fração volumétrica das fases presentes e vetor velocidade de fluxo são apresentados e analisados. Concluiu-se que há uma sólida relação entre o experimental e o simulado (erros inferiores a 10%), o software PAM-RTM possui menor erro do que o ANSYS CFX quando comparados aos resultados experimentais, mas este último apresenta maior versatilidade de análises.

This work aims to study the flow of fluid through a porous (fibrous) media that occurs during Resin Transfer Molding (RTM) of composite materials and to compare it with the numerical results obtained with two commercial simulation software, ANSYS CFX, a general-use CFD package, and PAM-RTM, which is dedicated to RTM modeling. Experimental data were produced using a glass-fiber cloth (0/90) perform, which was impregnated with a vegetable oil in an RTM radial infiltration. Several experiments were performed varying injection pressure and fiber volume content in order to observe their effect on the flow behavior. These data were input into ANSYS CFX and PAM-RTM using known porous media equations and they were used to model all experiments. Results of permeability, fluid viscosity, mold filling time, pressure field, variation of volume fraction of the phases and the flow velocity vector are presented and analyzed. An excellent correlation between experimental and simulated results was found (errors less than 10%), and PAM-RTM yielded smaller error than ANSYS CFX, but the latter allows greater flexibility.