Modelagem de escoamentos granulares densos: experimentos, simulações numéricas e análises de estabilidade

Resumo

O escoamento de materiais granulares em regime denso é bastante comum tanto na natureza como na indústria. Na natureza, alguns exemplos são a erosão de margens de rios, a formação de dunas nos desertos, e deslizamentos de terra em encostas. Na indústria, ele ocorre em processos farmacêuticos, agroalimentares, e na dispersão de poluentes sólidos. Embora de grande interesse prático, estes escoamentos continuam mal compreendidos. Este plano propõe um estudo experimental, numérico e teórico de escoamentos densos de grãos e de sua interação com fluidos. Os experimentos serão realizados em diversas configurações (leitos granulares cisalhados por fluidos, leitos fluidizados e escoamentos gravitacionais). Para os experimentos, os escoamentos granulares serão filmados com câmera de alta velocidade e os deslocamentos de grãos individuais e clusters serão identificados com o uso de códigos numéricos. Quando na presença de líquidos, as velocidades do fluido serão medidas com o uso de PIV (Particle Image Velocimetry) e visualização com câmera rápida. Para a parte numérica, simulações utilizando um código CFD-DEM (computational fluid dynamics - discrete element method) serão realizadas. Para a parte analítica, utilizaremos análises de estabilidade e métodos de perturbação. O objetivo é medir os mecanismos envolvidos, como, por exemplo, choques e atrito grão-grão, arrastos de pressão e viscoso, força de massa virtual, e choques e atrito grão-parede, e então propor novos modelos físicos aplicados ao conjunto de grãos para as diferentes configurações de escoamento. Este projeto é uma continuação do Auxílio Regular atual do proponente (Processo Fapesp 2016/13474-9), e algumas das informações neste projeto se encontram também no referido processo. (AU)