Caracterização e rastreamento com código próprio de gotas secundárias na interface líquido-sólido-gás sob condições de APRP.

• Processo: 25/23403-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 17 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 14 de março de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Arthur Vieira da Silva Oliveira
• Beneficiário: Mariana Laviera Bezerro
• Supervisor: Michel Guy Alain Gradeck
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Université de Lorraine (UL), França
• Vinculado à bolsa: 24/08409-0 - Caracterização de gotas secundárias e massa perdida durante o impacto de gotas sobre paredes aquecidas., BP.IC
• Assunto(s): Transferência de calor
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Droplets | Loca | Nuclear | Secondary droplets | tracking | Transferência de calor

Resumo

Embora sprays sejam comuns em diversas aplicações industriais, analisá-los apenas por meio de parâmetros médios é insuficiente. Um método mais preciso consiste em estudar gotas individuais em ambiente laboratorial controlado. No entanto, ainda são necessárias mais pesquisas sobre o impacto de gotas em superfícies aquecidas.Com o objetivo de investigar a formação, caracterização e quantificação de gotas secundárias - incluindo sua população, tamanho e velocidade - foi concedida, em 2024, uma Bolsa de Iniciação Científica da FAPESP a estudante da EESC/USP para realizar essas análises. Até o momento, foram conduzidos testes e análises sobre o impacto de gotas únicas em substratos metálicos, de safira e esponja, variando a temperatura do substrato e o número de Weber, com o objetivo de examinar os efeitos de cada parâmetro na geração de gotas secundárias.Com esses dados, será possível determinar o tamanho e a velocidade com que as gotas secundárias são ejetadas do substrato em cada condição testada e, por meio de um código de rastreamento de partículas desenvolvido em colaboração com o Eng. Jorge Santos (EESC/USP), visualizar a trajetória de cada gota. Isso é essencial para, posteriormente, propor um balanço de massa e energia do sistema.Além disso, o código mostrou grande potencial para caracterizar a formação de gotas secundárias em outras condições, como na frente de apagamento ("quenching front"), um fenômeno relevante para a indústria nuclear. Assim, neste projeto de estágio de pesquisa no exterior (bolsa BEPE), o estudo será voltado à caracterização e quantificação de gotas secundárias formadas em uma interface tríplice (sólido, líquido e vapor) em um canal vertical com geração de calor - fenômenos semelhantes aos observados em um processo de "reflooding" nuclear durante um acidente de perda de refrigerante (LOCA).Para isso, duas bancadas experimentais disponíveis no LEMTA permitem a realização de testes em condições semelhantes às de um LOCA, possibilitando a aplicação do código desenvolvido no Brasil para o processamento das imagens. A estudante, assim, se familiarizará com técnicas e equipamentos laboratoriais avançados, assegurará a repetibilidade dos testes com resultados de alta qualidade e aprimorará suas habilidades em detecção e rastreamento de partículas, além de aprofundar sua compreensão sobre os mecanismos de formação de gotas secundárias.Esta proposta está alinhada com as linhas de pesquisa do Prof. Michel Gradeck, pesquisador da Universidade de Lorraine e orientador no LEMTA, em colaboração com o Dr. Arthur Oliveira, supervisor deste projeto na EESC/USP (ambos coorientam o doutorando João Marcelo Maris da Silva Filho, ex-bolsista de Iniciação Científica da FAPESP).Por fim, caso os testes sejam bem-sucedidos, a seção de testes construída no LEMTA será trazida para a EESC/USP, uma vez que este tema de pesquisa foi concebido e proposto no âmbito de um projeto FAPESP SPRINT (processo nº 2023/14864-9), voltado à consolidação da colaboração entre os dois grupos de pesquisa.