Avaliação teórico experimental do campo de velocidades em escoamentos externos a banco de tubos através de velocimetria por filtros espaciais

Resumo

A caracterização do campo de velocidades ao longo do trocador de calor é fundamental para a elaboração de modelos capazes de prever vibrações induzidas pelo escoamento (VIEs), a queda de pressão e a taxa de transferência de calor. No entanto, a limitada disponibilidade de resultados com elevado detalhamento e reduzida incerteza, somada a complexidade dos mecanismos envolvidos, implicam na inexistência de modelos adequados capazes de prever tais parâmetros em escoamento bifásico para uma ampla faixa de condições operacionais. Neste contexto, o Grupo de Pesquisa em Transferência de Calor da EESC-USP tem desenvolvido com sucesso estudos sobre VIEs e escoamento bifásico externo a banco de tubos. Neste contexto, com o objetivo de obter resultados experimentais relevantes, inéditos e precisos que contribuam para um melhor entendimento de fenômenos de turbulência, VIEs, queda de pressão e transferência de calor em escoamentos externos cruzado a banco de tubos horizontais, o presente projeto visa realizar um estudo teórico e experimental envolvendo a investigação de perfis de velocidades obtidos através da aplicação da velocimetria de filtro espacial (SFV, Spatial Filter Velocimetry). Com base nos resultados para o campo de velocidades, espera-se caracterizar os esforços atuantes nos tubos. Além disso, serão desenvolvidos modelos analíticos que permitam predizer tais esforços, a queda de pressão e a fração de vazio. Vale destacar que a técnica SFV encontra-se ainda em desenvolvimento na Universidade de Kobe e na EESC-USP. Desta forma, o presente projeto de doutorado apresenta grande potencial inovador, possibilitando obter resultados significativos e contribuir para a evolução do método de velocimetria com sua aplicação em escoamentos bifásicos. Vale ressaltar que parcela significativa do aparato experimental se encontra em condições operacionais. O presente estudo requer apenas o projeto e fabricação de novas seções de testes adequadas para a aplicação da técnica SFV. Finalmente, ressalta-se a capacidade do candidato em concretizar o projeto proposto devido à realização de seu mestrado na área de escoamentos multifásicos e ao fato de ter sido o aluno com maior rendimento acadêmico entre os graduados em Engenharia Mecânica da EESC-USP no ano de 2013. (AU)