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

Processo: 18/14981-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
Vigência: 01 de maio de 2019 - 30 de abril de 2024
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
Bolsa(s) vinculada(s):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
+ mais bolsas vinculadas 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 

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)

Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio::
El desplazamiento de los barjanes 
O andar das barcanas 
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Publicações científicas (11)
(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)
ASSIS, W. R.; FRANKLIN, E. M.. Morphodynamics of Barchan-Barchan Interactions Investigated at the Grain Scale. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-EARTH SURFACE, v. 126, n. 8, . (18/14981-7)
CUNEZ, FERNANDO DAVID; LIMA, NICOLAO CERQUEIRA; FRANKLIN, ERICK M.. Motion and clustering of bonded particles in narrow solid-liquid fluidized beds. Physics of Fluids, v. 33, n. 2, . (18/23838-3, 16/18189-0, 19/20888-2, 18/14981-7)
ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK M.. Force distribution within a barchan dune. Physics of Fluids, v. 33, n. 1, . (18/14981-7)
CHIMETTA, BRUNO PELISSON; FRANKLIN, ERICK. An analytical comprehensive solution for the superficial waves appearing in gravity-driven flows of liquid films. ZEITSCHRIFT FUR ANGEWANDTE MATHEMATIK UND PHYSIK, v. 71, n. 4, . (18/14981-7)
ASSIS, W. R.; FRANKLIN, E. M.. A Comprehensive Picture for Binary Interactions of Subaqueous Barchans. Geophysical Research Letters, v. 47, n. 18, . (19/10239-7, 18/14981-7)
CUNEZ, FERNANDO DAVID; FRANKLIN, ERICK M.. Crystallization and jamming in narrow fluidized beds. Physics of Fluids, v. 32, n. 8, . (18/14981-7)
SCHNORR FILHO, ELMAR ANTON; LIMA, NICOLAO CERQUEIRA; FRANKLIN, ERICK M.. Resolved CFD-DEM simulations of the hydraulic conveying of coarse grains through a very-narrow elbow. Powder Technology, v. 395, p. 811-821, . (18/14981-7, 19/20888-2)
ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK M.. Horns of subaqueous barchan dunes: A study at the grain scale. Physical Review E, v. 100, n. 4, . (16/13474-9, 18/14981-7)
ALVAREZ, CARLOS A.; CUNEZ, FERNANDO DAVID; FRANKLIN, ERICK M.. Growth of barchan dunes of bidispersed granular mixtures. Physics of Fluids, v. 33, n. 5, . (18/14981-7, 16/18189-0)
ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK M.. Shape evolution of numerically obtained subaqueous barchan dunes. Physical Review E, v. 101, n. 1, . (18/14981-7)
CUNEZ, FERNANDO DAVID; FRANKLIN, ERICK M.. Mimicking layer inversion in solid-liquid fluidized beds in narrow tubes. Powder Technology, v. 364, p. 994-1008, . (16/18189-0, 16/13474-9, 18/14981-7)

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