Simulação numérica de escoamentos de fluidos complexos com superfícies livres

Resumo

Neste projeto de doutorado propõe-se o desenvolvimento de um código axisimétrico para a solução de escoamentos de fluidos complexos, isto é, materiais que combinam efeitos de viscosidade, elasticidade e plasticidade. As aplicações de interesse são escoamentos com superfícies livres e com mudanças topológicas, como no caso do impacto de gotas em diferentes tipos de superfície (rígida ou camada de fluido) e a coalescência de gotas não-newtonianas. A fim de resolver problemas de interesse industrial, além do estudo numérico das propriedades reológicas, também deverá ser considerado o efeito da tensão superficial na modelagem matemática, que acrescenta complexidades nos escoamentos envolvendo o impacto de gotas. O modelo matemático adotado envolverá as equações que descrevem escoamentos incompressíveis com superfícies livres acoplado às equações constitutivas que descrevem um material elastoviscoplastico. Além disso, deverão ser consideradas as equações que descrevem o comportamento tixotrópico do material e tambéma equação da energia para capturar efeitos não-isotérmicos no escoamento. Do ponto de vista computacional, o método adotado para o tratamento e dinâmica da superfície livre será o método de partículas marcadoras (front-tracking) combinado ao método MAC (Marker-And-Cell). (AU)