RESUMO Este estudo apresenta um comparativo numérico-experimental de dois tipos de rotores radiais utilizados em um sistema de adubação agrícola a uma rotação de 4000 rpm. Para validação da análise numérica realizaram-se experimentos em uma bancada de testes utilizando um anemômetro de fio quente para as medidas de velocidade e um tubo de Pitot para as tomadas de pressão. Após a validação experimental dos modelos matemáticos dos rotores em bancada foi realizada uma simulação do sistema de aplicação do adubador agrícola para avaliar o comportamento da distribuição de ar ao longo dos bocais de aplicação e comparado aos resultados experimentais. O campo médio turbulento foi obtido com a média de Reynolds (Reynolds Averaged Navier Stokes - RANS) e o modelo de turbulência utilizado para o fechamento do conjunto de equações foi o modelo k-Épsilon. O software da dinâmica computacional do fluido CFX 18.1 foi utilizado para a obtenção das soluções das equações de transporte. Em todos os modelos foram utilizadas malhas não estruturadas tetraédricas geradas pelo software ICEM CFD 18.1. Verificou-se que a metodologia empregada é adequada e apta a reproduzir o comportamento fluidodinâmico do escoamento de ar em sistemas de transporte pneumático de adubadores agrícolas, evitando a necessidade de protótipos.

ABSTRACT This study presents a numerical and experimental comparison of two different types of radial fans used in an agricultural fertilizer spreader at a rotation of 4000 rpm. The numerical analysis was validated through experiments conducted on a test bench using a hot-wire anemometer for velocity measurements and a Pitot tube for pressure readings. A simulation of the agricultural fertilizer spreader was carried out after the experimental validation of the mathematical models of the radial fans on the test bench to evaluate the air distribution behavior along the application nozzles, which was compared to the experimental results. A turbulent mean-field was obtained using the Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) and the k-Epsilon turbulence model was used for two equations. The computational fluid dynamics software CFX 18.1 was used to solve the transport equations. Unstructured tetrahedral meshes generated by the ICEM CFD 18.1 software were used in all models. The applied method is adequate and able to reproduce the fluid-dynamic behavior of airflow in pneumatic systems of agricultural fertilizer spreaders, avoiding the need for prototypes.

RESUMO Neste trabalho apresenta-se um estudo numérico-experimental do comportamento da agitação de fluido em reservatórios de pulverizadores agrícolas. Uma adequada agitação da calda de defensivos agrícolas em um reservatório é muito importante para garantir a homogeneidade da pulverização ao longo de toda a cultura. O objetivo do estudo foi avaliar a viabilidade da utilização de um modelo computacional aplicado ao problema de agitação de calda em reservatórios de pulverizadores agrícolas, e assim, auxiliar no projeto dos mesmos, com economia de tempo e custo. Deste modo, resultados de simulações computacionais de fluidodinâmica (CFD) foram comparados a testes experimentais normalizados. Utilizando um modelo monofásico (água), avaliaram-se os perfis de velocidades e de tensões de cisalhamento na parede do reservatório, a fim de possibilitar a visualização do comportamento do fluido em agitação e relacionar essas variáveis com a concentração de resíduos. A comparação entre resultados experimentais e o modelo computacional desenvolvido mostrou-se viável, indicando que regiões com baixos valores numéricos de tensão de cisalhamento estavam em concordância com as regiões de alta deposição de cobre da solução-teste.

ABSTRACT This paper presents a numerical and experimental study of spray fluid performance with stirring in tanks of agricultural sprayers. The pesticide spray should be stirred properly to ensure spraying homogeneity throughout the entire crop. The aim of this study was to evaluate the feasibility of using computer models in pesticide spray stirring and, thus, reducing operational time and costs. Therefore, results of computer simulations of fluid dynamics (CFD) were compared to standard experimental tests. We evaluated shear stress and speed profiles against tank wall using a monophasic model (water). Thus, we could verify the fluid performance during stirring, and relate these variables with residue concentrations. The comparison between experimental and computational model was feasible since areas with lower numerical values of shear stress were in line with areas with high copper deposition.