Transporte de grãos por leito móvel e instabilidades associadas

• Processo: 12/19562-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2013
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2017
• 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
• Auxílio(s) vinculado(s): 18/14981-7 - Modelagem de escoamentos granulares densos: experimentos, simulações numéricas e análises de estabilidade, AP.JP2
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/05511-1 - Evolução não-linear de um leito granular cisalhado: determinação experimental, BP.IC; 15/15001-8 - Determinação experimental da camada limite turbulenta perturbada por uma ruga, BP.MS; 14/02869-7 - Determinação experimental da formação de rugas sobre um leito granular, BP.IC; 13/05479-2 - Determinação experimental do deslocamento de grãos individuais em um leito móvel em meio a um escoamento turbulento, BP.IC
• Assunto(s): Leito móvel Transporte de sedimentos Grãos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Camada-limite turbulenta | Instabilidades hidrodinamicas | Leito movel | Perturbação | transporte de sedimentos | Mecânica dos Fluidos

Resumo

O transporte de grãos por um fluido em escoamento é bastante comum na natureza e na indústria. Ele está presente na erosão de margens de rios, na formação e migração de dunas nos desertos, na extração de petróleo e em processos farmacêuticos. Se a tensão de cisalhamento exercida pelo fluido em escoamento sobre um leito de grãos permanece moderada, alguns grãos são postos em movimento, porém sem fluidização do leito. Os grãos em movimento formam então uma camada móvel (leito móvel) que se desloca mantendo contato com um fundo fixo. Sob certas condições de escoamento, o leito se torna instável: ele se deforma, originando rugas e dunas. No caso de rios, o aumento da resistência ao escoamento devido à deformação do leito provoca aumento da superfície livre, estando relacionado a problemas de cheias e de navegabilidade. Na indústria, a aplicação mais usual é o transporte de grãos em dutos. Neste caso, a formação e a migração de rugas e dunas provocam o aumento de perdas de carga e transientes de pressão e de vazão. Apesar de presentes em diversos domínios científicos, o transporte por leito móvel e a aparição destas formas continuam mal compreendidos. Este projeto propõe o estudo teórico e experimental do transporte de grãos por leito móvel e da formação e migração de rugas e dunas, contribuindo à melhor compreensão do problema. A parte teórica empregará Métodos de Perturbação, Análises Dimensionais e Análises de Estabilidade aplicadas, respectivamente, ao escoamento do fluido, ao transporte de grãos e ao leito. A parte experimental consistirá de ensaios em duto de material transparente, no interior do qual será imposto transporte por leito móvel. Medições de vazões de grãos, da formação e migração de rugas e dunas e do escoamento do fluido serão feitas por dispositivos ópticos. (AU)

Publicações científicas

(13)

(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)

CARDONA FLOREZ, JORGE EDUAR; FRANKLIN, ERICK DE MORAES. The formation and migration of sand ripples in closed conduits: Experiments with turbulent water flows. EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 71, p. 95-102, FEB 2016. (12/19562-6)

ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK DE MORAES. Intermittent gravity-driven flow of grains through narrow pipes. PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, v. 465, p. 725-741, JAN 1 2017. (12/19562-6)

MENDES PENTEADO, MARCOS ROBERTO; FRANKLIN, ERICK DE MORAES. Velocity fields of a bed-load layer under a turbulent liquid flow. EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 78, p. 220-228, NOV 2016. (12/19562-6)

MELETTI DE OLIVEIRA, GABRIEL MALTESE; FRANKLIN, ERICK DE MORAES. Transitions between smooth and rough surfaces in turbulent channel flows for d- and k-type rough elements. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 4, APR 2018. (12/19562-6, 16/13474-9)

CUNEZ, FERNANDO DAVID; GOMES DE OLIVEIRA, GABRIEL VICTOR; FRANKLIN, ERICK DE MORAES. Turbulent channel flow perturbed by triangular ripples. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 3, MAR 2018. (15/15001-8, 16/18189-0, 12/19562-6, 16/13474-9)

ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK; DANCOVA, P. Experimental study on the formation of subaqueous barchan dunes in closed conduits. RICAP16, 6TH ROMA INTERNATIONAL CONFERENCE ON ASTROPARTICLE PHYSICS, v. 180, p. 4-pg., 2018-01-01. (16/13474-9, 12/19562-6)

ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK M.. Birth of a subaqueous barchan dune. PHYSICAL REVIEW E, v. 96, n. 6, p. 7-pg., 2017-12-18. (16/13474-9, 12/19562-6)

ALVAREZ, CARLOS A.; FRANKLIN, ERICK M.. Birth of a subaqueous barchan dune. Physical Review E, v. 96, n. 6, DEC 18 2017. (12/19562-6, 16/13474-9)

FRANKLIN, ERICK DE MORAES. Formation of sand ripples under a turbulent liquid flow. Applied Mathematical Modelling, v. 39, n. 23-24, p. 7390-7400, DEC 2015. (12/19562-6)

FRANKLIN, ERICK DE MORAES; DE FIGUEIREDO, FABIOLA TOCCHINI; ROSA, EUGENIO SPANO. The feedback effect caused by bed load on a turbulent liquid flow. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 36, n. 4, p. 725-736, OCT 2014. (12/19562-6)

FRANKLIN, ERICK DE MORAES; ZAMBRANO, CARLOS ALVAREZ. Length scale of density waves in the gravitational flow of fine grains in pipes. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 37, n. 5, p. 1507-1513, SEP 2015. (12/19562-6)

FRANKLIN, ERICK DE MORAES; AYEK, GUILHERME AUGUSTO. The perturbation of a turbulent boundary layer by a two-dimensional hill. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 35, n. 4, p. 337-346, NOV 2013. (12/19562-6)

CARDONA FLOREZ, JORGE EDUAR; FRANKLIN, ERICK DE MORAES; MYNETT, A. THE FORMATION OF SAND RIPPLES IN A TURBULENT FLOW. PROCEEDINGS OF THE 36TH IAHR WORLD CONGRESS, v. N/A, p. 6-pg., 2015-01-01. (12/19562-6)