Estudo do impacto de gotas em paredes aquecidas utilizando o Método de Lattice-Boltzmann

• Processo: 22/12257-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2022
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Luben Cabezas Gómez
• Beneficiário: Vinicius Akyo Matsuda
• 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): 24/23788-7 - Modelo lattice-Boltzmann da energia livre incodicionalmente estavél, BE.EP.DD
• Assunto(s): Mudança de fase Método de Lattice-Boltzmann Equação de Cahn-Hilliard Simulação numérica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: equação de Allen-Cahn | equação de cahn-hilliard | impacto de gotas únicas | Método de rede de Boltzmann | modelo do campo de fases | Simulação Numérica | Mudança de Fase Liquído-Gás

Resumo

O impacto de gotas e sprays em paredes aquecidas tem chamado a atenção da comunidade de engenharia devido às suas múltiplas aplicações, uma vez que permite uma transferência de calor mais intensa e eficiente, especialmente quando considerado o processo de resfriamento de componentes que operam a altas temperaturas ou com fluxos de calor elevados. No entanto, os fenômenos de transporte envolvidos são difíceis de serem quantificados de forma precisa, o que dificulta o projeto otimizado dos componentes e tecnologias que utilizam esse tipo de processo de resfriamento. O presente projeto de pesquisa versa sobre a realização de simulações numéricas para estudar os fenômenos de transporte inerentes a gotas únicas (em repouso ou impactando) em superfícies frias e quentes utilizando o método de Lattice-Boltzmann (MLB). Especificamente será empregado o modelo denominado phase-field, que se baseia na simulação da interface utilizando as equações de Cahn-Hilliard ou Allen-Cahn, para caracterização dos efeitos de resfriamento devido às interações de uma gota única durante o seu contato estacionário (repouso) ou dinâmico (impacto) com as respectivas superfícies sólidas, objeto de estudo. Os estudos focarão primeiramente na simulação dos processos hidrodinâmicos em superfícies frias isotérmicas e posteriormente na simulação do processo de transferência de calor em superfícies aquecidas. Os resultados numéricos serão comparados com dados experimentais de boa exatidão. Diferentes regimes hidrodinâmicos relacionados com varias velocidades e diâmetros de gotas e diversos regimes de transferência de calor relacionados com diferentes valores do fluxo de calor serão estudados. (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)

MATSUDA, VINICIUS AKYO; MARTINS, IVAN TALAO; MOREIRA, DEBORA CARNEIRO; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN; BANDARRA FILHO, ENIO PEDONE. A Modified Enthalpic Lattice Boltzmann Method for Simulating Conjugate Heat Transfer Problems in Non-Homogeneous Media. INVENTIONS, v. 9, n. 3, p. 24-pg., 2024-06-01. (22/15765-1, 23/02383-6, 22/12257-5)

MARTINS, IVAN TALAO; MATSUDA, VINICIUS AKYO; CABEZAS-GOMEZ, LUBEN. A new Neumann boundary condition scheme for the thermal lattice Boltzmann method. INTERNATIONAL COMMUNICATIONS IN HEAT AND MASS TRANSFER, v. 156, p. 19-pg., 2024-06-12. (22/12257-5, 23/02383-6, 16/09509-1, 22/15765-1)