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

• Processo: 18/14981-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2019
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Erick de Moraes Franklin
• Beneficiário: Erick de Moraes Franklin
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 12/19562-6 - Transporte de grãos por leito móvel e instabilidades associadas, AP.JP
• Auxílio(s) vinculado(s): 23/00665-4 - Formação de padrões em leitos granulares estreitos, AP.R SPRINT; 22/01743-6 - Migração de dunas sobre terrenos irregulares, AP.R
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/13981-4 - Interação fluido-partícula na presença de um intruso, BP.PD; 24/13295-3 - Medidas de escoamentos granulares utilizando correlações de imagens digitais, BE.PQ; 22/09083-5 - Campos e velocidades de grãos individuais sobre um leito móvel, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 22/08321-0 - Investigação numérica da segregação de partículas em leitos fluidizados polidispersos, BP.MS; 22/09081-2 - Dinâmica de um leito fluidizado por um gás, BP.IC; 22/01758-3 - Escoamento turbulento em meio granular denso: alterações na estrutura do escoamento, BP.PD; 21/11470-4 - Formação de dunas tridimensionais em escoamentos turbulentos, BP.MS; 20/15624-3 - Escoamento turbulento sobre um leito granular deformado: determinação experimental, BP.MS; 20/04151-7 - Deslocamento de um intruso em um meio granular, BP.DR; 20/00221-0 - Leitos fluidizados sólido-líquido: escoamento do fluido, dinâmica dos grãos e formação de padrões, BP.DD; 19/21530-4 - Dinâmica de um leito fluidizado por um líquido, BP.IC; 19/22691-1 - Escoamento turbulento em meio granular denso: alterações na estrutura do escoamento, BP.PD; 19/20888-2 - Simulações CFD-DEM em leitos fluidizados, BP.PD; 19/17047-6 - Determinação experimental da formação de rugas sobre um leito granular, BP.IC; 19/10239-7 - Instabilidades em leitos móveis: dinâmica granular e interação com o escoamento, BP.DD; 19/10989-6 - Escoamento gravitacional de grãos em tubos estreitos: determinação numérica de plugues granulares, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Mecânica dos fluidos Simulação numérica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cfd-Dem | Experimentos | Instabilidades hidrodinamicas | Meios granulares | Simulações Númericas | Mecânica dos Fluidos

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)

Publicações científicas

(34)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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