Estudo do impacto de gotas em paredes aquecidas utilizando o Método de Lattice-Boltzmann

Resumo

O impacto de gotas e sprays em paredes aquecidas tem chamado a atenção da comunidade de engenharia devido às suas múltiplas aplicações, uma vez que permite uma transferência de calor mais intensa e eficiente, especialmente quando considerado o processo de resfriamento de componentes que operam a altas temperaturas ou com fluxos de calor elevados. No entanto, os fenômenos de transporte envolvidos são difíceis de serem quantificados de forma precisa, o que dificulta o projeto otimizado dos componentes e tecnologias que utilizam esse tipo de processo de resfriamento. O presente projeto de pesquisa versa sobre a realização de simulações numéricas para estudar os fenômenos de transporte inerentes a gotas únicas (em repouso ou impactando) em superfícies frias e quentes utilizando o método de Lattice-Boltzmann (MLB). Especificamente será empregado o modelo denominado phase-field, que se baseia na simulação da interface utilizando as equações de Cahn-Hilliard ou Allen-Cahn, para caracterização dos efeitos de resfriamento devido às interações de uma gota única durante o seu contato estacionário (repouso) ou dinâmico (impacto) com as respectivas superfícies sólidas, objeto de estudo. Os estudos focarão primeiramente na simulação dos processos hidrodinâmicos em superfícies frias isotérmicas e posteriormente na simulação do processo de transferência de calor em superfícies aquecidas. Os resultados numéricos serão comparados com dados experimentais de boa exatidão. Diferentes regimes hidrodinâmicos relacionados com varias velocidades e diâmetros de gotas e diversos regimes de transferência de calor relacionados com diferentes valores do fluxo de calor serão estudados. (AU)