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Escoamento turbulento em meio granular denso: alterações na estrutura do escoamento

Processo: 19/22691-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2020
Vigência (Término): 30 de setembro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Pesquisador responsável:Erick de Moraes Franklin
Beneficiário:Fabio Ernesto Mancilla Ramos
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/14981-7 - Modelagem de escoamentos granulares densos: experimentos, simulações numéricas e análises de estabilidade, AP.JP2
Assunto(s):Mecânica dos fluidos   Turbulência   Interação fluido-estrutura   Leito fluidificado   Leito móvel

Resumo

A fluidização e o transporte partículas sólidas por um escoamento turbulento são bastante comuns na natureza e na indústria. Alguns exemplos são o transporte de areia pelo vento no deserto e pela água em rios e oceanos, o transporte de areia em canais e sistemas de dragagem e de esgoto, a fluidização de grãos para a gaseificação de combustíveis sólidos, e o transporte pneumático de grãos na indústria de alimentos. Em termos de balanço de forças, o escoamento do fluido transfere parte de sua quantidade do movimento para o leito granular que então se fluidiza ou se desloca, dependendo do caso. Ao se fluidizar ou se deslocar, os grãos podem oscilar a frequências características e também formar clusters, que são estruturas maiores e oscilam a frequências mais baixas. As oscilações do meio granular afetam o fluido em escoamento, que é o responsável pelo movimento dos grãos, em uma espécie de mecanismo de feedback. No caso de escoamentos turbulentos, as oscilações dos grãos alteram as características do escoamento original, afetando o escoamento médio, as flutuações, e as energias em cada escala. Apesar de bastante comum, este é um problema ainda em aberto e para o qual medidas experimentais são necessárias. Este estágio de pós-doutorado propõe uma investigação experimental do escoamento turbulento interagindo com um meio granular denso. Os experimentos serão realizados em dois casos: (i) um leito fluidizado por um líquido e (ii) um leito móvel horizontal, de forma a se comparar os efeitos da interação para estes diferentes casos. As medidas do escoamento serão realizadas com PIV (Particle Image Velocimetry) de baixa frequência (4 Hz) e visualização com câmera de alta velocidade (1 kHz) e laser contínuo. Para o caso do leito fluidizado, a técnica de casamento de índices óticos entre o líquido e os grãos será realizada. Com isto, pretende-se obter detalhes da estrutura do escoamento turbulento sobre o leito móvel e através de um leito fluidizado (campos médios de velocidade e momentos de segunda ordem, etc.) (AU)