Estudo Teórico e Experimental da Fração de Vazio e da Vibração Induzida pelo Padrão de Escoamento Externamente a Banco de Tubos

Resumo

A presente proposta está inserida em um auxílio pesquisa do CNPq modalidade Universal Faixa C e conta com orçamento aproximado de R$ 150.000,00. Ela se refere a solicitação de bolsa de doutorado regular para estudo teórico e experimental de parâmetros do escoamento bifásico externamente a banco de tubos e da interação fluido estrutura. Vibrações induzidas por escoamento externo em banco de tubos são mencionadas como uma das principais fontes de falhas por fadiga, tanto nos próprios tubos quanto nos suportes dos mesmos, portanto a identificação dos parâmetros do escoamento, assim como correto entendimento da interação fluido estrutura é de extrema importância para correta compreensão dos mecanismos envolvidos neste tipo de excitação. Escoamentos multifásicos podem potencializar o efeito de vibração em estruturas nele imersas, sendo os carregamentos dependentes de parâmetros do escoamento como fração de vazio e padrões de escoamento. O estudo tem como objetivo a montagem de bancada experimental para escoamento bifásico água-ar e através dela executar determinar a fração de vazio superficial e os padrões de escoamento cujo efeito é relevante a estrutura do banco de tubos. Para a determinação da fração de vazio superficial instantânea entre tubos é proposta uma metodologia inédita baseada na utilização de laser e partículas luminescentes (Rhodamina-B), juntamente com espelhos e uma câmera de filmagem rápida. Para a identificação dos padrões de escoamento, é proposto o desenvolvimento de técnicas objetivas, tomando como base sinais de acelerômetros, relacionados diretamente com carregamentos dinâmicos nos tubos, e de grandezas do escoamento como perda de pressão e fração de vazio. Finalmente, reconhece-se os desafios tecnológicos e dificuldades experimentais envolvidas neste estudo, entretanto, perante isto, ressalta-se a capacitação do aluno candidato a bolsa por estar terminando seu mestrado na área de escoamentos bifásicos e ter sido o aluno com maior Coeficiente de Rendimento da EESC-USP entre os graduado em Engenharia Mecânica em 2008.