Redução de atrito hidrodinâmico a partir de imagens de impacto de gotas

Resumo

Nos processos de escoamento de fluidos o atrito hidrodinâmico produz grandes perdas de energia, e por muito tempo busca-se soluções para minimizá-lo. Depois da descoberta de B. A. Toms, de que em escoamentos turbulentos, quantidades desprezíveis de um polímero em solução provocavam grande redução no atrito hidrodinâmico, um grande esforço têm sido feito para compreender o fenômeno. Várias técnicas experimentais são utilizadas para quantificar a redução de atrito hidrodinâmico e correlacioná-la com os modelos moleculares disponíveis. No entanto, os resultados obtidos, em termos teóricos e experimentais, ainda são muito limitados. Recentemente, propusemos uma nova técnica experimental para estudar a redução de atrito hidrodinâmico, baseada em imagens da evolução da deformação causada pelo impacto de uma pequena gota contra uma superfície líquida (ambos contendo o agente redutor de atrito hidrodinâmico). Demonstramos que o jato Rayleigh, uma coluna líquida com escoamento uniaxial, é extremamente sensível aos efeitos elongacionais do fluido contendo o polímero. A dinâmica de estiramento-contração da cadeia polimérica é capaz de absorver a energia dissipativa dos pequenos vórtices produzidos no líquido após o impacto da gota. Desta forma, grande parte da energia inercial do impacto é conservada. A principal contribuição da técnica aos estudos sobre redução de atrito hidrodinâmico é a correlação entre o tempo de deformação do líquido e o tempo de relaxação da cadeia polimérica. Isto somente é possível pelo fato do tempo de vida de algumas estruturas do splash ser da mesma ordem que o tempo de oscilação da cadeia polimérica. Pretendemos aprofundar os estudos sobre a dinâmica da deformação do líquido contendo partículas flexíveis e rígidas, procurando correlacionar os resultados com a Teoria Elástica para a redução de atrito hidrodinâmico. (AU)