Estudo do Método Lattice Boltzmann para modelagem de escoamentos em microcanais de absorvedores solares

• Processo: 18/09041-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2018
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Luben Cabezas Gómez
• Beneficiário: Luiz Eduardo Czelusniak
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/09509-1 - Processos de transferência de calor com mudança de fase de elevado desempenho aplicados ao aproveitamento de energia solar, AP.TEM
• Assunto(s): Método de Lattice-Boltzmann Teoria cinética dos gases Escoamento multifásico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Absorvedores solares | Fenômenos de Transporte em Microcanais | Método de Lattice Boltzmann | métodos numéricos | Teoria Cinética dos Gases | Método de Lattice Boltzmann

Resumo

Escoamentos multifásicos em dispositivos microfluídicos tem recebido muita atenção devida as vantagens previsíveis dos fenômenos que acontecem em microescalas, relacionadas com uma eficiência elevada dos processos de transferência de calor e massa, uma dispersão axial reduzida e um menor volume dos dispositivos. Para obter esses benefícios, é recomendável um bom entendimento do complexo comportamento dos escoamentos multifásicos nestes dispositivos (Yu et al., 2007). Sistemas com escoamentos gás-líquido em microcanais encontram inúmeras aplicações, entre as quais se pode destacar os trocadores de calor com microcanais para resfriamento de circuitos integrados eletrônicos com ou sem mudança de fase (Qu e Mudawar, 2002; Kandlikar, 2002; Thome, 2004; Cheng e Wu, 2006; Cheng et al., 2007; e Cheng et al., 2009), e também os trocadores de calor com microcanais que operam como coletores solares para absorver a radiação térmica (Oyinlola et al., 2015 a, b, c; L'Estrange, 2015; e Drost et al., 2013). No projeto se propõe realizar os estudos de simulação utilizando o método de Lattice Boltzmann (LB) dos pseudopotenciais, visando inicialmente um estudo detalhado do procedimento numérico de solução e posteriormente a compreensão dos fenômenos de transporte que acontecem nos escoamentos em microcanais de trocadores de calor empregados como absorvedores em sistemas de geração de potência com energia solar. O método LB dos pseudopotenciais foi escolhido devido a sua simplicidade computacional e ao fato de não necessitar da resolução de uma equação diferencial separada para captar o movimento da interfase gás-líquido. O método LB também e de fácil paralelização. Especificamente em microcanais o método LB tem sido empregado em diversos trabalhos endereçando o estudo de fenômenos hidrodinâmicos que acontecem em escoamentos bifásicos gás-líquido, tais como a formação de bolhas e/ou bolhas (Yu et al., 2007; Wu et al., 2008; Wang et al., 2011; Riaud et al., 2013; e Kamali e Van den Akker, 2013); assim como os processos de ebulição convectiva saturada (Gong e Cheng, 2014). (AU)

Publicações científicas

(6)

(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)

CZELUSNIAK, L. E.; MAPELLI, V. P.; GUZELLA, M. S.; CABEZAS-GOMEZ, L.; WAGNER, ALEXANDER J.. Force approach for the pseudopotential lattice Boltzmann method. Physical Review E, v. 102, n. 3, SEP 10 2020. (18/09041-5, 16/09509-1)

CZELUSNIAK, LUIZ EDUARDO; MAPELLI, VINICIUS PESSOA; WAGNER, ALEXANDER J.; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN. Shaping the equation of state to improve numerical accuracy and stability of the pseudopotential lattice Boltzmann method. PHYSICAL REVIEW E, v. 105, n. 1, p. 15-pg., 2022-01-10. (18/09041-5, 16/09509-1)

MAPELLI, VINICIUS PESSOA; CZELUSNIAK, LUIZ EDUARDO; GUZELLA, MATHEUS DOS SANTOS; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN. On the force scheme influence on pseudopotential method coexistence curve. PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, v. 599, p. 12-pg., 2022-05-11. (16/09509-1, 18/09041-5)

GUZELLA, MATHEUS DOS SANTOS; CZELUSNIAK, LUIZ EDUARDO; MAPELLI, VINICIUS PESSOA; ALVARINO, PABLO FARINAS; RIBATSKI, GHERHARDT; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN. Simulation of Boiling Heat Transfer at Different Reduced Temperatures with an Improved Pseudopotential Lattice Boltzmann Method. SYMMETRY-BASEL, v. 12, n. 8, AUG 2020. (18/09041-5, 16/09509-1)

CZELUSNIAK, LUIZ EDUARDO; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN; WAGNER, ALEXANDER J. J.. Effect of gravity on phase transition for liquid-gas simulations. Physics of Fluids, v. 35, n. 4, p. 14-pg., 2023-04-01. (16/09509-1, 18/09041-5)

CZELUSNIAK, L. E.; MAPELLI, V. P.; GUZELLA, M. S.; CABEZAS-GOMEZ, L.; WAGNER, ALEXANDER J.. Force approach for the pseudopotential lattice Boltzmann method. PHYSICAL REVIEW E, v. 102, n. 3, p. 19-pg., 2020-09-10. (16/09509-1, 18/09041-5)

Publicações acadêmicas

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

CZELUSNIAK, Luiz Eduardo. Estudo da aplicação do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial em simulações bifásicas gás-líquido. 2022. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.