Modelagem de fluxo de gás fora do equilíbrio termodinâmico devido a transição de fase

• Processo: 22/10476-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de fevereiro de 2023 - 31 de janeiro de 2025
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Denize Kalempa
• Beneficiário: Denize Kalempa
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Irina Graur
• Assunto(s): Teoria cinética dos gases Transição de fase Equilíbrio termodinâmico Equação de transporte de Boltzmann
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dinâmica de gases rarefeitos | Equação de Boltzmann | Saltos de temperatura e pressão na interface | sólido | Teoria Cinética dos Gases | Transição de fase | Transporte de massa e calor em interface gás-líquido | Teoria cinetica dos gases

Resumo

O objetivo do presente projeto é a modelagem cinética de escoamentos gasosos fora de equilíbrio causados por transição de fase em uma interface esférica com base em modelos cinéticos para a equação de Boltzmann linearizada. Primeiramente, os coeficientes de salto de temperatura e pressão usados nas condições de contorno para resolver as equações da dinâmica dos fluidos em caso de baixa e moderada rarefação do gás serão calculados para o problema de evaporação/condensação de/para uma esfera líquida e seu vapor. A influência da geometria nos coeficientes de salto será analisada comparando os resultados com os disponíveis na literatura para geometria plana. Segundo, os processos de sublimação e deposição em uma mistura de hélio-argônio serão estudados numericamente na faixa de temperatura onde o hélio é um gás de fundo enquanto o argônio pode sublimar e depositar de/para uma esfera de seu próprio estado sólido. A influência do potencial de interação intermolecular na solução do problema será analisada considerando os modelos de esferas rígidas e de Lennard-Jones, assim como o potencial ab initio disponível na literatura. As características macroscópicas do fluxo de gás ao redor da esfera, tais como velocidade hidrodinâmica, fluxo de calor, pressão e temperatura, induzidas pela transição de fase na interface serão calculadas em um amplo intervalo de rarefação do gás e concentração molar da mistura. Terceiro, um esquema numérico híbrido baseado na modelagem cinética no interior da camada de Knudsen e nas equações fluidodinâmicas fora da camada de Knudsen será proposto para ser usado nos regimes de baixa e moderada rarefação do gás. (AU)