Análise experimental e medição das interações turbulentas em spray de etanol

• Processo: 21/01746-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2021
• Data de Término da vigência: 16 de fevereiro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Acordo de Cooperação: Peugeot Citroën
• Pesquisador responsável: Guenther Carlos Krieger Filho
• Beneficiário: Victor Cupola Ganino
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/50238-3 - Estudo conceitual de um motor avançado a etanol, AP.BIOEN.CPE
• Assunto(s): Velocimetria por imagem de partículas Turbulência Tecnologia de combustão Combustão Etanol Energia renovável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Escalas de Turbulência | Medição experimental | Particle Image Ve- locimetry (PIV) | spray de etanol | Combustão

Resumo

O desenvolvimento de matriz energética no Brasil foi determinado através de uma diretriz em consumo de biocombustível pelo programa Proálcool criado em 1975. Por essa razão, o aprimoramento da tecnologia de combustão, para este combustível, tornou-se fundamental, pois é o meio escolhido para fazer a transição entre consumo de combustíveis fósseis para energias limpas. As técnicas de medição de velocidade de fluidos são amplamente utilizados, por isso, o projeto busca obter os limites de coerência espaço-temporal nas medições utilizando PIV (Particle Image Velocimetry) através de medições nos mesmos pontos com os métodos LDA (Laser Doppler Anemometer) e HWA (Hot-Wire Anemometer). Com isso, extrair informações cruciais para compreendimento do fenômeno de turbulência em sprays. O objetivo principal é de avançar os estudos previamente realizados sobre o tema, utilizando a IESC (Isothermal Ethanol Spray Chamber) do laboratório LETE da Escola Politécnica da USP. Serão feitas medições com o PIV, LDA e HWA, e através das comparações dos resultados será possível identificar o limite de escalas e sua relação com os parâmetros do instrumento PIV. Ademais, será feita uma análise nos pontos de interface entre o spray e o ar, conhecida como camada cisalhante (Shear Layer) que apresenta grande dificuldade de identificação entre partícula e gota. Além disso, na região próxima ao bico injetor há um alto gradiente de velocidades, por isso será concentrado maior número de medições utilizando LDA nessa região. O resultado esperado é a obtenção da janela de interrogação apropriada para o estudo de turbulência em relação às escalas, levando em consideração o número efetivo de partículas e outros fatores. Com isso, deverá ser possível identificar o limite das escalas de medição do instrumento PIV, principalmente nas regiões que geram incertezas quanto a medição. Então será desenvolvido um programa cujo objetivo é coletar informações da medição PIV e retornar automaticamente os principais parâmetros que envolvem turbulência com as incertezas envolvidas. Esse estudo será fundamental para futuras aplicações da técnica PIV associado à estudo de turbulência para diversos ramos do conhecimento, sendo eficaz em contribuições para a pesquisa e para a indústria. (AU)