Fechamentos sub-malha para modelagem de escoamentos gás-sólido

• Processo: 13/03745-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2017
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Paulo Seleghim Júnior
• Beneficiário: Christian Lea Coelho da Costa Milioli
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 14/11359-2 - Modelagem de dois fluidos de escoamentos gás-sólido: uma análise sub-malha através do método de forcing function e aplicação de ajuste dinâmico a simulações de grandes escalas, BE.EP.PD
• Assunto(s): Leito fluidificado Escoamento multifásico Escoamentos gás-sólido
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Escoamentos gás-sólido | Leitos fluidizados | Modelagem de dois fluidos | simulação sub-malha | Escoamentos Multifásicos

Resumo

Reatores de escoamento gás-sólido são onipresentes nas indústrias química e de energia, e seu projeto e otimização tradicionais demandam investimentos de centenas de milhões de dólares em plantas de demonstração. A minimização ou até mesmo eliminação destes dispêndios pela substituição parcial ou total destas plantas por experimentação computacional constitui-se em uma das grandes metas de engenharia do presente. Grandes laboratórios de pesquisa do Departamento de Energia do governo dos USA, grandes indústrias e grandes universidades Norte-Americanas estão unidos para este fim. Em perspectiva está a crucial necessidade de desenvolvimento de modelos matemáticos realistas. Este, de fato, constitui-se no objetivo fundamental desta proposta de Jovem Pesquisador. Pretende-se, em última análise, contribuir para que CFDs sejam habilitados como ferramentas efetivas de apoio ao projeto e otimização de reatores. O projeto é em colaboração com forte grupo de pesquisa da Universidade de Princeton, a 4a. melhor do mundo nas áreas tecnológicas segundo classificação do "Times Higher Education". Mais especificamente, trata-se de colaboracao com o "Multiphase Flow Research Group", comandado pelo Professor Sankaran Sundaresan, um dos maiores especialistas mundiais na área específica do projeto. O projeto representa a continuidade de um esforço de pesquisa em colaboração com a Universidade de Princeton e com laboratórios de pesquisa Norte-Americanos. Contatos iniciais com pesquisadores do NETL e do ORNL (Brasil, 2008, 2009 e 2010) conduziram a uma etapa de treinamento (NETL, 2011) seguida de uma etapa de pesquisa na Universidade de Princeton (2011-2012, com apoio da FAPESP, processo no. 2011/11278-4). Observe-se que a pesquisadora já vinha trabalhando na linha de pesquisa em questão ao longo do seu doutorado e de sucessivos projetos de pós-doutorado. Avalia-se que as pesquisas realizadas em Princeton representaram forte impulso na qualificação da pesquisadora, além de significativa contribuição para o estado da arte pertinente. Os desenvolvimentos de Princeton tem continuidade, agora, na forma desta proposta de Jovem Pesquisador. Além das colaborações formais do Professor Sankaran Sundaresan e do Dr. Sreekanth Pannala (ORNL), estão tambem previstas colaborações eventuais com outros pesquisadores conceituados dos USA: Sofiane Benyahia e Thomas O'Brien (NETL), Avik Sarkar (PNNL), Shailesh Ozarkar (Ansys Inc.) e William Holloway (Exxon Mobil). A pesquisadora pretende, ainda, estimular e colaborar com outros grupos Brasileiros emergentes na área dos desenvolvimentos em energia limpa, notadamente o Grupo de Pesquisa em Estudos do Carvão Mineral da SATC-SC. A EESC-USP, através do seu Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF), dispõe da infra-estrutura básica necessária para o desenvolvimento deste projeto (espaço físico, e computadores de alto desempenho). Em complemento, dispor-se-á ainda da infra-estrutura de pesquisa disponibilizada pelo Prof. Sundaresan em Princeton (espaço físico para pesquisas in loco, e um cluster de computadores de alto desempenho para simulações computacionais). Por fim, enfatiza-se que a proposta representa a criação de uma nova linha de pesquisa no NETeF, voltada para o desenvolvimento de modelos matemáticos como ferramentas de experimentação computacional, e vem de encontro aos objetivos das mais recentes ações da EESC-USP nas áreas de Energia, destacando-se a corrente implantação de novos cursos de Engenharia de Energia, e a implementação recente do Pólo Temático em Energias Renováveis e Meio Ambiente (Pólo Terra). Estas iniciativas estão amplamente afinadas com os objetivos do Programa Especial em Bionergia (BIOEN) mantido pela FAPESP, em cujo contexto o NETeF da EESC-USP está, de fato, consideravelmente envolvido. (Glossario: NETL - National Energy Technology Laboratory, ORNL - Oak Ridge National Laboratory, PNNL - Pacific Northwest National Laboratory, todos do Departamento de Energia do governo dos USA).