Análise teórico e experimental do desenvolvimento do escoamento monofásico e com bolhas dispersas em feixes de tubos verticais

• Processo: 22/03832-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Roberta Fátima Neumeister
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/09527-3 - Medições bidimensionais e tridimensionais da velocidade do escoamento em feixe de hastes aplicando velocimetria de filtro espacial, BE.EP.PD
• Assunto(s): Mecânica dos fluidos Escoamento monofásico Reatores Interação fluido-estrutura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Campo de Pressão | Campo de Velocidade | Escoamento com bolhas dispersas | Feixe de tubos | Velocimetria por filtros espaciais | Mecânica dos Fluidos

Resumo

O presente estudo tem como objetivo o estudo teórico e experimental dos campos de velocidades e de pressão para o escoamento axial monofásico e com bolhas dispersas em feixes de tubos verticais, considerando geometria típica de um reator PWR (Pressure Water Reactor). O estudo experimental será conduzido em canal hidráulico disponível no Grupo de Pesquisa em Transferência de Calor da EESC-USP. A técnica de velocimetria por filtros espaciais será aplicada para obtenção dos planos de velocidade no feixe de tubos para escoamento monofásico de água e com bolhas de ar dispersas. O feixe de tubos de arranjo triangular será construído com material de coeficiente de refração similar ao da água, de forma a permitir o levantamento de campos de velocidades na região interna do feixe. Os campos de velocidades serão pós processados de forma a obter a intensidade de turbulência, tensões viscosas e campos de pressões. Os resultados esperados são a caracterização da estrutura do escoamento em desenvolvimento considerando planos de velocidade axial e lateral para condições monofásicas e com bolhas dispersas. Deve-se destacar que, embora comum em aplicações, não se verifica na literatura aberta estudos similares a este, isto é, envolvendo escoamento axial em feixe de tubos para arranjo triangular considerando escoamento monofásico e com bolhas dispersas para a região de desenvolvimento hidrodinâmico. Campos flutuantes de pressão obtidos de dados experimentais de velocidade, também são raros nas análises de escoamentos em feixes de tubos. A partir das informações levantadas e da metodologia definida, propõe-se apresentar os resultados experimentais para a intensidade de turbulência e tensões viscosas em escoamento monofásico e com bolhas dispersas, incluindo os padrões de escoamento observados e características da turbulência. Os resultados de campos de pressão com e sem bolhas serão classificados e as discussões direcionadas para interação fluido estrutura para a configuração triangular do feixe. (AU)

Publicações científicas

(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)

NEUMEISTER, ROBERTA FATIMA; KURIMOTO, RYO; KOMINE, RYUYA; RIBATSKI, GHERHARDT; HAYASHI, KOSUKE. Experimental analysis of velocity field characteristics within bubble wakes in fiber bundle. INTERNATIONAL JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW, v. 188, p. 23-pg., 2025-03-07. (23/09527-3, 22/03832-6)

KURIMOTO, RYO; NEUMEISTER, ROBERTA FATIMA; KOMINE, RYUYA; RIBATSKI, GHERHARDT; HAYASHI, KOSUKE. Shapes and terminal velocities of single bubbles rising through fiber bundle in stagnant water. Chemical Engineering Science, v. 299, p. 11-pg., 2024-07-29. (22/03832-6, 23/09527-3)