Validation of two numerical models (axisimetric and threedimensional) for liquid molding problems

No presente estudo, um modelo numérico é utilizado para reproduzir numericamente a Moldagem Líquida de resina no interior de um molde. Este molde foi projetado para medição da permeabilidade transversal de compósitos poliméricos. Como os ensaios experimentais são geralmente bastante onerosos, busca-se com a solução numérica uma forma de prever o comportamento da resina dentro do molde e desta forma diminuir o número de repetições experimentais. Visando minimizar as incertezas devidas a medições de variáveis adicionais (permeabilidade e porosidade), no presente trabalho, a metodologia para validação da solução numérica considerou apenas o molde em vazio, ou seja, sem o reforço fibroso. Destaca-se que do ponto de vista numérico, incluir o meio poroso depois do modelo validado não acarreta maior complexidade, visto que a região com o reforço fibroso é modelada como um termo de resistência ao fluxo que é adicionado na equação da conservação da quantidade do movimento. Esta resistência reduz a velocidade do escoamento e acaba facilitando a obtenção da solução. Foram realizados três ensaios experimentais sem reforço fibroso e calculadas as médias da vazão volumétrica e da variação de pressão medidas. A partir dessa média foi estabelecido também um intervalo de confiança para que se pudesse realizar a comparação com os resultados numéricos. Finalmente, na comparação numérico x experimental, foi observada uma excelente concordância entre as soluções. Desta forma, considera-se que o modelo numérico foi validado e se encontra apto para resolver problemas de moldagem líquida. Current study presents a numerical model applied to simulate the resin liquid molding process. Simulated mold is used to determine transverse permeability of polymeric composites. Due to the fact that laboratory experimentation can be very costly, numerical simulation is used to predict resin behavior inside mold cavity and, in this way, to reduce the number of necessary experimental runs. Aiming to minimize measurement errors due to additional variables in the model (permeability and porosity), the methodology validation was performed with an empty mold, i.e., without the reinforce medium. It is important to highlight that the porous medium does not results into additional difficulty to the numerical solution. Once the porous zone is formulated as a resistive force included in momentum equation, fluid velocity is reduced and numerical solution is actually easier. Four experimental runs in a empty mold were performed and averages of volumetric flow rate and pressure drop were calculated. Measurements confidence interval was used to allow numerical and experimental results to be compared. It was observed that all simulation predictions were within the experimental uncertainties. Final conclusion was that proposed numerical solution was validated and it can now be used to predict different mold experiments runs.