Gerador de gotas monodispersas de alta repetibilidade: projeto, desenvolvimento e validação

• Processo: 22/05287-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Arthur Vieira da Silva Oliveira
• Beneficiário: João Marcelo Maris da Silva Filho
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/01897-0 - Estudo experimental do impacto de gotas sobre superfícies aquecidas usando técnicas ópticas combinadas: gotas isoladas, múltiplas gotas e sprays, AP.JP
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/14365-0 - Caracterização de membranas perfuradas de fabricação nacional para uso em um gerador de trem de gotas, BE.EP.IC
• Assunto(s): Mecânica dos fluidos Tensão superficial Instabilidade hidrodinâmica Transferência de calor Hidrodinâmica Validação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Gota | Instabilidade hidrodinâmica | Shadowgraphy | tensão superficial | Mecânica dos fluidos

Resumo

A pesquisa de impacto de gotas exige um sistema de geração de gotículas capaz de fornecê-las com volume constante, ou seja, diâmetro constante. Existem vários métodos para gerar gotículas; uma das mais comuns é utilizar uma bomba de seringa para suprir o volume desejado e um sistema de impulso ou mesmo a gravidade é utilizada para desprender as gotículas da agulha. A tarefa torna-se mais desafiadora para estudos de múltiplas gotículas, onde todas as gotículas devem ter o mesmo tamanho e serem liberadas ao mesmo tempo. Este projeto de iniciação científica tem como objetivo desenvolver um sistema de geração de gotas para estudos de gotas únicas e múltiplas com boa repetibilidade do diâmetro e velocidade das gotas após o desprendimento. O aluno precisará estudar os fundamentos de instabilidades hidrodinâmicas e processos de desprendimento e investigar diferentes soluções para desprendimento de gotas na literatura. Inicialmente, o aluno testará dois métodos: escolher agulhas específicas para liberar gotas de um determinado diâmetro por gravidade e usar um dispositivo mecânico para martelar o sistema e desprender a gota. Caso outras soluções sejam julgadas adequadas para o projeto (uso de alto-falantes ou fluxo de ar), elas também serão testadas. Utilizando o Shadowgraph (SDG), o aluno realizará experimentos para avaliar o diâmetro e a velocidade das gotas após a liberação e testará sistemas para gerar de uma a cinco gotas. Esta iniciação científica fornecerá ao grupo de pesquisa um importante componente na nova bancada experimental a ser construída no Departamento de Mecânica da EESC/USP, São Carlos, que será utilizada por dois alunos de mestrado e dois alunos de doutorado direto para estudos de transferência de calor durante impacto de gota única e múltipla em paredes aquecidas.(AU)