O estudante Rafael Franklin Lázaro de Cerqueira, orientado pelo Prof. Emilio Ernesto Paladino, Dr.Eng., defenderá sua tese na próxima sexta-feira (04/09), às 14h, por videconferência. A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Banca:
Prof. Emilio Ernesto Paladino, Dr.Eng. (Presidente)
Prof. Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez, Dr.Eng. (Relator – EESC/USP/São Carlos)
Prof. Jader Riso Barbosa Jr., Ph.D.
Prof. Julio Cesar Passos, Dr.
Título: “Experimental and Numerical Investigation of Gas-Liquid Flows with Different Interface Length Scales”
Resumo:
Escoamentos bifásicos líquido-gás possuem papel importante em processos naturais e industriais, principalmente na indústria química e petrolífera. Escoamentos desse tipo podem ocorrer em linhas horizontais, verticais e inclinadas, abrangendo inúmeras áreas e processos de engenharia, como por exemplo o projeto de equipamentos para transporte de fluidos, sistemas de medição em linhas, produção de petróleo e gás, sistemas de arrefecimento, etc. Em geral, escoamentos bifásicos líquido-gás podem apresentar diferentes padrões, afetando de modo complexo a sua hidrodinâmica e também a transferência de calor e de massa. Devido à complexidade dos diferentes padrões de escoamento presentes em situações reais, um grande esforço é dedicado a melhor compreensão de escoamentos bifásicos líquido-gás, em especial aqueles com diferentes escalas de interface. Nos últimos anos, a fluidodinâmica computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD em inglês) tornou-se uma ferramenta importante, permitindo uma análise detalhada dos mecanismos físicos que regem o fenômeno. Desse modo, o trabalho descrito aqui possui caráter fundamental e pode encontrar aplicações em sistemas multifásicos, como aqueles relativos a processos industriais, como sistemas de medição, processos envolvendo transferência de calor e massa, sistemas de alta eficiência energética e demais. O objetivo do presente trabalho consiste em um estudo numérico e experimental em escoamentos gás-líquido com diferentes escalas de interface. O estudo será realizado a partir da análise de um escoamento bifásico do tipo slug manufaturado, produzido a partir da injeção independente de bolhas de Taylor e bolhas dispersas em uma corrente de líquido. Desse modo, em um mesmo domínio é possível produzir, de forma controlada, um escoamento bifásico com diferentes escalas de interface. Para o estudo experimental foram desenvolvidas técnicas experimentais e de processamento de imagem para caracterização experimental do escoamento através das técnicas de PIV (Particle Image Velocimetry) e de filmagem por câmera rápida, permitindo uma análise detalhada dos fenômenos de interação entre as diferentes escalas de interface. Além disso, foi realizada a implementação de um modelo de CFD multi-escala baseado no acoplamento entre o método Volume-of-Fluid (VOF) e Discrete Bubble Method (DBM), sendo o primeiro utilizado para modelagem da interface de grande escala e o último para as bolhas dispersas. O modelo VOF-DBM desenvolvido foi utilizado para a realização de um estudo numérico em escoamentos bifásico com diferentes escalas de interface.
Palavras-chave: Slug flow, bubbly flow, CFD, PIV