Análise do Comportamento Térmico e Mecânico de Seção de Testes Transparente Durante o Impacto de Gotas em Superfícies Aquecidas

• Processo: 25/20794-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Arthur Vieira da Silva Oliveira
• Beneficiário: Rafael Cerchiari Furlan
• 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
• Assunto(s): Interface Transferência de calor
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: gotas | Interface | Sprays | Técnicas ópticas | Termografia por Infravermelho | Transferência de Calor

Resumo

O resfriamento por spray é uma técnica de dissipação de calor com várias aplicações na indústria, dentre elas resfriamento de componentes eletrônicos por spray, motores de combustão interna, tratamentos térmicos de ligas metálicas. Nesse sentido, o grupo GOTAS/LETeF da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) vem conduzindo experimentos para calcular a transferência de calor entre um substrato aquecido e gotas impactantes. No estágio atual da pesquisa do grupo, deseja-se utilizar um material que seja transparente ao infravermelho pois, com o auxílio de câmeras infravermelho, pode-se captar a distribuição espacial da temperatura na interface sólido-líquido. Contudo, em experimentos preliminares usando safira como substrato, trincas foram observadas para algumas condições experimentais, provavelmente decorrentes do choque térmico e alto fluxo de calor. Nesse sentido, a presente proposta de Iniciação Científica tem como objetivo o estudo térmico e mecânico de substratos transparentes para a fabricação de seção de testes resistente às condições de impacto de gota quando o substrato é aquecido. Para isso, simulações numéricas em software de elementos finitos, como o Ansys, serão realizadas para analisar a influência dos parâmetros geométricos e das propriedades dos materiais, mais precisamente espessura, diâmetro da amostra e material óptico selecionado (que seja transparente no infravermelho próximo). Uma vez encontrada uma solução adequada com os resultados da simulação numérica, peças serão fabricadas para a verificação experimental do resultado. Esse estudo será de grande importância para avançar significativamente nas pesquisas do grupo sobre impacto de gotas sobre paredes aquecidas usando técnicas ópticas diversas. (AU)