Caracterização do processo de congelamento de gotas sobre superfícies frias usando técnicas ópticas.

• Processo: 23/09775-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2023
• Data de Término da vigência: 24 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Arthur Vieira da Silva Oliveira
• Beneficiário: Murillo Augusto Correa Masculi
• 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): 24/18585-0 - Funcionalização de superfícies para estudos de formação de gelo em gotas impactantes, BE.EP.IC
• Assunto(s): Congelamento Fluorescência Gota Laser Mecânica dos fluidos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Congelamento | fluorescência | Gota | laser | Liquidos | Mecânica dos fluidos

Resumo

O congelamento de gotas está presente nas mais diversas áreas da indústria. Na aeronáutica, por exemplo, gotas de água podem congelar em aeronaves em pleno voo de cruzeiro, o que oferece um risco durante o voo, visto que há a possibilidade da obstrução e quebra de equipamentos essenciais para o voo, como o tubo de pitot, flaps, pás da turbina e outros. Esse fenômeno de congelamento de gotas também está presente em evaporadores de ciclos de refrigeração, que tem sua eficiência comprometida devido ao acúmulo de gelo. Os estudos do congelamento de gotas e o seu impacto em superfícies resfriadas visam propor soluções para evitar problemas como os mencionados acima. Há muitos estudos na literatura abordando o impacto de gotas em superfícies congeladas, porém a maioria limitou-se a metodologias simplificadas de visualização e medição. Por isso, há a necessidade de novos trabalhos que usam combinações de técnicas avançadas de medição de campo de temperatura e de análise de imagem, possibilitando uma visão mais detalhada do fenômeno. Diante desse contexto, essa pesquisa de Iniciação Científica propõe a realização de ensaios de impactos de gotas em superfícies frias, utilizando as técnicas de Shadowgraph e LIF (Fluorescência Induzida por Laser). O objetivo é iniciar o estudo do congelamento de gotas durante o impacto sobre superfícies frias usando técnicas ópticas desenvolvidas pelo grupo de pesquisa do Auxílio Jovem Pesquisador. Para isto, alguns parâmetros serão variados, como: i) velocidade de impacto da gota; ii) temperatura da parede e iii) temperatura inicial do fluido. Uma bancada com ambiente controlado é proposta para a realização dos ensaios, mas também uma bancada aberta poderá ser utilizada para melhorar o acesso óptico à seção de testes, permitindo, assim, o uso da técnica de LIF para a caracterização da frente de congelamento. Esta Iniciação Científica abrirá portas para o grupo de pesquisa explorar novas aplicações de estudos de impacto de gotas além do resfriamento de superfícies aquecidas.