ATENUAÇÃO DE OSCILAÇÕES MAGNETOHIDRODINÂMICAS EM CUBA DE REDUÇÃO DE ALUMÍNIO USANDO ESTRUTURAS PERIÓDICAS
CUBA DE REDUÇÃO DE ALUMÍNIO; ESTRUTURAS PERIÓDICAS; EQUAÇÕES DE NAVIER-STOKES; MAGNETOHIDRODINÂMICA; MÉTODO DE DIFERENÇAS FINITAS NO DOMÍNIO DO TEMPO.
A instabilidade magnetohidrodinâmica (MHD) em uma cuba de redução de alumínio surge da interação entre um fluido eletricamente condutor e campo magnético gerado por correntes elevadas que percorrem os barramentos do circuito de alimentação da cuba. Tal fenômeno gera oscilações neste fluido, comprometendo a eficiência do processo de redução do alumínio. As cubas de redução consistem, em sua configuração usual, em um recipiente com paredes planas que acomodam o líquido. Neste trabalho, é proposta uma nova geometria para a parede da cuba baseada em estruturas periódicas, com o objetivo de mitigar tais oscilações. A análise das oscilações do fluido é feita com um software desenvolvido neste trabalho para simular numericamente o processo em duas dimensões. A formulação numérica empregada é baseada no método de diferenças finitas no domínio do tempo para resolver as equações de Navier-Stokes (N-S) através do método de projeções de Chorin. O volume e a superfície do fluido são mapeados usando o método MAC. O líquido é tratado como incompressível e viscoso, além de ser eletricamente condutor. As acelerações causadas pelo campo magnético e as correntes elétricas são acopladas a N-S pelo cálculo da Força de Lorentz.Os resultados são analisados e comparados através da diferença entre a variação da altura do fluido condutor em dois cenários: com paredes planas e com estruturas periódicas aplicadas nas paredes da cuba.