Simulação via método de Boltzmann em rede da hidrodinâmica de biorreator em leito fixo para tratamento de vinhaça

• Processo: 12/23459-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2014
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Jose Antonio Rabi
• Beneficiário: Dayane Cristina Gomes Okiyama
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Assunto(s): Hidrodinâmica Vinhaça
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biorreator | Hidrodinâmica | Método de Boltzmann em rede | Modelagem | Simulação | vinhaça | Fluidodinâmica computacional

Resumo

Por meio do método de Boltzmann em rede (lattice Boltzmann method - LBM, em inglês), a presente pesquisa propõe a simulação computacional da hidrodinâmica de biorreatores de leito fixo para tratamento de vinhaça. Na medida em que o escoamento interfere na concentração de espécies químicas no interior do biorreator, tal simulação em detalhes auxilia a compreensão dos fenômenos de transporte ali presentes, permitindo a adequação e otimização do processo. Em comparação com métodos clássicos de discretização (como elementos finitos ou volumes finitos), LBM é relativamente recente mas tem despertado a atenção da comunidade acadêmica, com aplicações para problemas envolvendo fenômenos de natureza multifásica e/ou fronteiras móveis. LBM é um método em mesoescala que trata o meio material como composto por partículas (fictícias) que habitam uma rede, deslocando-se ao longo das conexões da rede e colidindo entre si ao chegar a um mesmo sítio. Com base nesta dinâmica de partículas, é possível simular o comportamento macroscópico do sistema. O simulador LBM será validado contra dados gerados por pesquisas experimentais em biorreatores de interesse, em colaboração com outros projetos de pesquisa financiados pela FAPESP, como também contra resultados numéricos a serem obtidos com o auxílio do software comercial de fluidodinâmica computacional (computational fluid dynamics - CFD, em inglês). Além da vantagem de elaborar um simulador em código computacional aberto, este projeto de pesquisa desenvolverá competências em modelagem e simulação de biorreatores para tratamento de efluentes a partir de método numérico que se encontra na fronteira do conhecimento. (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)

OKIYAMA, D. C. G.; RABI, J. A.; RIBEIRO, R.; FERRAZ, A. D. N., JR.; ZAIAT, M.; MANNINA, G. CFD Simulations of Fluid Dynamics Inside a Fixed-Bed Bioreactor for Sugarcane Vinasse Treatment. FRONTIERS IN WASTEWATER TREATMENT AND MODELLING, FICWTM 2017, v. 4, p. 7-pg., 2017-01-01. (12/23459-6, 11/51902-9)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

OKIYAMA, Dayane Cristina Gomes. Simulação numérica da hidrodinâmica de biorreator em leito fixo para tratamento de vinhaça. 2014. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Zootecnica e Engenharia de Alimentos (FZE/BT) Pirassununga.