Atenuação de oscilações magnetohidrodinâmicas em cuba de redução de alumínio usando estruturas periódica

A instabilidade magnetohidrodinâmica (MHD) em uma cuba de redução de alumínio surge da interação entre um fluido eletricamente condutor e um 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 o recipiente que acomoda o fluido baseada na inclusão de estruturas periódicas na base da cuba, 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, (marker and cell). 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, considerando a base da cuba plana, configuração atual, e com a inclusão das estruturas periódicas na base da cuba.