Comparação dos métodos VOF e FE/CV aplicados à solução de problemas de RTM

Abstract

A moldagem por transferência de resina (RTM) é um processo amplamente utilizado na produção de compósitos poliméricos com as mais diferentes geometrias. É um processo de infusão de resina em um molde fechado e preenchido com um reforço fibroso e poroso. Existem algumas variantes do processo de RTM tradicional, como o RTM Light e o VARTM. No estudo desse processo, a simulação numérica desenvolve um papel fundamental, pois através dela pode-se determinar como se dá o avanço da resina no interior do molde e assim perceber possíveis falhas no preenchimento bem como determinar com precisão os pontos mais adequados para a entrada e a saída da resina. Estes fatores possibilitam que haja, por exemplo, uma considerável diminuição do número de ensaios, normalmente de custo elevado, necessários para a construção dos moldes. Para a modelagem numérica do processo RTM são utilizados métodos numéricos para a solução do conjunto de equações diferenciais que governam o problema físico. Nesse trabalho, são apresentados e discutidos os métodos VOF (Volume of Fluid) e FE/CV (Finite Element/Control Volume Method). Para comparação entre os métodos, foram utilizadas as soluções numéricas apresentadas pelo FLUENT® e pelo PAM-RTM®, onde se obteve uma boa concordância entre esses modelos e os resultados experimentais obtidos.

The resin transfer molding (RTM) process is largely used for the production of polymeric composites in a variety of shapes and sizes. In RTM, a resin is injected into a closed mold filled with a fibrous reinforcement media. There are many variations of the traditional RTM process, including RTM-light and VARTM. The numerical simulation plays an important role in the study and development of this process, including the prediction of the resin flow-front behavior inside the mold cavity, allowing the identification of undesired non-wetted regions and also the most suitable positions for the inlet and outlet gates. With numerical modeling, it is possible, for example, to reduce mold design costs by reducing the number of necessary laboratory experiments. The numerical modeling is based on the solution of a set of differential equations that describe the physical problem. In the present work, the use of the VOF (Volume of Fluid) and FE/CV (Finite Element/Control Volume) methods to the RTM problem is presented and discussed. Comparison between the two methods was carried out by using two commercial applications FLUENT® and PAM-RTM®. Good agreement between the numerical results and the experimental data was observed for all simulated cases.