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Simulação numérica do efeito de Weissenberg

Processo: 11/09194-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2011
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
Pesquisador responsável:José Alberto Cuminato
Beneficiário:Rafael Alves Figueiredo
Instituição-sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):15/04548-6 - Simulação numérica de escoamentos viscoelásticos bifásicos, BE.EP.DR
Assunto(s):Fluidodinâmica computacional   Fluidos viscoelásticos   Efeito Weissenberg

Resumo

A simulação de escoamentos com superfícies livres vem ganhando importância ao longo dos ultimos anos devido às várias aplicaçõespráticas em que esse tipo de escoamento está envolvido. De especial interesse é a simulação de escoamentos de fluidos não-newtonianoscom superfícies livres. Fluidos não-newtonianos ocorrem frequentemente na industria de petróleo, na industria de alimentos, na industriade tintas e filmes finos entre muitas outras aplicações que poderíamos citar. A simulação de escoamentos com superfícies livres envolveconsideráveis dificuldades numéricas e computacionais uma vez que além de resolver as equações de Navier-Stokes, o que por si só járepresenta considerável desafio, é preciso também representar corretamente o domínio, uma vez que este é variável com o tempo.No caso em que o fluido é não-newtoniano uma dificuldade adicional está presente, a saber, as equações que modelam otensor deformação devem ser resolvidas em conjunto com as equações de Navier-Stokes. É conhecido da literatura quenesses casos a utilização de métodos implícitos se faz necessária, por razões de estabilidade numérica dos métodos envolvidos. Neste trabalhopretendemos, baseado nos conhecimentos adquiridos pelo aluno em seu projeto de mestrado, estudar em detalhes a simulação numérica do efeito de Weissenberg. Poucos trabalhos são encontrados na literatura tratando desse assunto com resultados claros sobre as dificuldades, quais efeitos são importantes, quais os melhores modelos viscoelásticos e quais metodologias numéricas são mais eficientes. O estudo aqui proposto consiste em consultar a literatura com respeito ao efeito de Weisssenberg, desenvolver e implementar metodologias numéricas para alguns modelos viscoelásticos mais promissores e comparar exaustivamente os resultados com dados experimentais da literatura, que são abundantes. Várias modificações no sistema FREEFLOW desenvolvido no ICMC e já familiar para o aluno, desde o seu mestrado serão necessárias, coordenadas cilíndricas, implementação de tensão superficial, robustez para alcançar numeros de Weissenberg extremammente altos. Essas características não estão presentes no código hoje existente. Acreditamos que ao finalizar este projeto o sistema FREEFLOW estará muito mais robusto e confiável. (AU)

Publicações científicas
(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)
FIGUEIREDO, R. A.; OISHI, C. M.; AFONSO, A. M.; TASSO, I. V. M.; CUMINATO, J. A. A two-phase solver for complex fluids: Studies of the Weissenberg effect. INTERNATIONAL JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW, v. 84, p. 98-115, SEP 2016. Citações Web of Science: 3.
FIGUEIREDO, R. A.; OISHI, C. M.; CUMINATO, J. A.; ALVES, M. A. Three-dimensional transient complex free surface flows: Numerical simulation of XPP fluid. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, v. 195, p. 88-98, MAY 2013. Citações Web of Science: 10.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
FIGUEIREDO, Rafael Alves. Simulação numérica de escoamentos viscoelásticos multifásicos complexos. 2016. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação São Carlos.

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