Estudo de fenômenos de transporte aplicados à tecnologias emergentes de conversão de energia e armazenamento

• Processo: 22/15765-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2029
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Luben Cabezas Gómez
• Beneficiário: Luben Cabezas Gómez
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Elaine Maria Cardoso ; Gherhardt Ribatski
• Pesquisadores associados: Cristiano Bigonha Tibirica ; Debora Carneiro Moreira ; Edemar Morsch Filho ; Fabio Toshio Kanizawa ; Guilherme Borges Ribeiro ; Jacqueline Biancon Copetti ; Leonardo Santos de Brito Alves ; Mark Anderson ; Tiago Augusto Moreira ; William Roberto Wolf
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/19124-6 - Investigações de desempenho térmico de materiais de mudança de fase, AP.R SPRINT; 24/17145-6 - EMU concedido no processo 2022/15765-1: sensor de fibra óptica de temperatura ODiSI 7101, AP.EMU; 24/05252-2 - EMU concedido no processo 2022/15765-1: subprojeto 3: PIV temperature LIF system, AP.EMU; 24/02678-9 - Processos de transferência de calor com mudança de fase em microcanais, AP.R SPRINT
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/17893-2 - Investigação experimental de PCMs com espumas metálicas para a otimização de sistemas de armazenamento de energia térmica, BP.PD; 24/12388-8 - Estudo de processos de ebulição com o método de Boltzmann em rede do campo de fases em temperaturas reduzidas quase críticas, BP.DD; 24/14464-3 - Implementação numérica do mecanismo de transferência de calor conjugada para simular mudança de fase com o método de Boltzmann em rede do campo de fases, BP.IC; 24/08730-2 - Simulações numéricas diretas e modelos de ordem reduzida para fluidos supercríticos em repouso e em movimento, BP.PD
• Assunto(s): Mudança de fase Simulação numérica Método de Lattice-Boltzmann Solidificação Ebulição convectiva Fluidos supercríticos Conversão de energia Armazenamento de energia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Direct numerical simulations | Free and forced convection | lattice Boltzmann method | Melting and solidification | Nucleate and convective boiling | Supercritical and pseudo-critical fluids | Mudança de fase

Resumo

A presente proposta trata da avaliação experimental e modelagem de fenômenos de transporte típicos de tecnologias emergentes na área de conversão de energia envolvendo mudança de fase e/ou escoamentos supercríticos. Essas tecnologias emergentes estão relacionadas com processos de transferência de calor em condições de escoamentos termodinamicamente supercríticas em reatores nucleares e trocadores de calor do ciclo Brayton, em sistemas de geração de energia a partir de concentradores solares, escoamentos bifásicos quasi-críticos em trocadores de calor empregados em ciclos orgânicos Rankine (COR) e processo de fusão/solidificação em termoacumuladores. Esses processos envolvem fenômenos de transporte em condições operacionais atípicas, considerando as tecnologias atualmente empregadas e por esta razão a presente proposta é focada em fornecer informações dos mecanismos físicos que ocorrem nos fenômenos de transporte relacionados, através de testes experimentais e simulações numéricas empregando técnicas de fronteira do conhecimento. Espera-se ampliar a fronteira do conhecimento, propor métodos semi-empíricos de previsão e modelos numéricos que possam ser incorporados aos projetos e colaborar com o desenvolvimento das tecnologias emergentes mencionadas. É também esperado que os resultados deste estudo possam ser empregados na validação e desenvolvimento dos códigos numéricos atualmente empregados. (AU)

Publicações científicas

(5)

(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)

MARTINS, I. T.; GOMEZ, L. CABEZAS; ALVARINO, P. FARINAS. Parametric investigation of Rayleigh-Taylor instability under experimental conditions with the lattice Boltzmann method. Physics of Fluids, v. 37, n. 2, p. 14-pg., 2025-02-01. (22/15765-1, 23/02383-6)

MATSUDA, VINICIUS AKYO; MARTINS, IVAN TALAO; MOREIRA, DEBORA CARNEIRO; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN; BANDARRA FILHO, ENIO PEDONE. A Modified Enthalpic Lattice Boltzmann Method for Simulating Conjugate Heat Transfer Problems in Non-Homogeneous Media. INVENTIONS, v. 9, n. 3, p. 24-pg., 2024-06-01. (22/15765-1, 23/02383-6, 22/12257-5)

MARTINS, IVAN TALAO; MATSUDA, VINICIUS AKYO; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN. A new Neumann boundary condition scheme for the thermal lattice Boltzmann method. INTERNATIONAL COMMUNICATIONS IN HEAT AND MASS TRANSFER, v. 156, p. 19-pg., 2024-06-12. (22/12257-5, 23/02383-6, 16/09509-1, 22/15765-1)

BARBOSA, F.; NOBREGA, G.; SOUZA, R. R.; RALHA, R. P.; CARDOSO, E. M.; PEREIRA, J. E.; AFONSO, I. S.; MARQUES, F.; TEIXEIRA, J. C. F.; LIMA, R.; et al. Heat transfer experimental and numerical study of a three-sided serpentine with the operating fluid directly contacting the PV cell back. CASE STUDIES IN THERMAL ENGINEERING, v. 61, p. 16-pg., 2024-08-29. (19/02566-8, 20/03907-0, 22/03946-1, 22/15765-1, 19/13895-2, 13/15431-7)

DE OLIVEIRA, JEFERSON DIEHL; DA SILVA, ISABELA IGNACIO; DE ANDRADE, BRUNO ALVES; CARDOSO, ELAINE MARIA. Analysis of vapor bubble diameter, departure frequency and dynamics in a single cavity. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 233, p. 13-pg., 2024-08-05. (19/02566-8, 20/03907-0, 22/03946-1, 22/15765-1, 19/13895-2, 13/15431-7)