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Software simula o escoamento multifásico de bolhas

PRINCIPAIS BENEFÍCIOS E CARACTERÍSTICAS DA INVENÇÃO

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Simula uma bolha subindo um líquido viscoso

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Avaliação de diversos parâmetros em bolhas e fluidos

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Foco na mudança de morfologia da bolha

Software simula escoamento multifásico de uma bolha subindo um líquido viscoso

A interação entre uma bolha flutuante e um líquido viscoso desempenha papel fundamental em aplicações envolvendo mistura, separação, filtração e resfriamento. Por esse motivo, entender os principais fatores que afetam os mecanismos nos fluxos borbulhantes é essencial para a efetividade de processos industriais como refinamento de petróleo, geração de vapor em termoelétricas, produção de cerveja e alimentos.

Pensando nisso, pesquisadores da Faculdade de Engenharia Mecânica criaram um software que simula o escoamento multifásico de uma bolha subindo um líquido viscoso para avaliar diversos parâmetros como força de tensão superficial, viscosidade, densidade do fluido dentro do bolha, entre outros. Utilizando recursos de modelagem computacional, o Bubble-LEPH-GPU foca principalmente na mudança de morfologia da bolha com o objetivo de aumentar a compreensão dos fenômenos por trás dos fluxos borbulhantes. 

Para tanto, um modelo 2D é empregado utilizando as equações de Navier-Stokes aproximadas com os métodos de Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) e de Força de Superfície Contínua (CSF). Dessa forma, o software proporciona uma reinterpretação adequada de SPH para uma ampla variedade de parâmetros em bolhas e fluidos, inclusive em estado não estável e em completa concordância com experimentos disponíveis na literatura.  

O Bubble-LEPH-GPU permite a seleção da equação de momento e as diferentes condições de contorno de parede sólida. Dessa forma, os resultados apresentam casos de estudo para avaliação com medidas numéricas e experimentais da literatura tanto em termos de morfologia da bolha terminal, quanto da evolução ao longo do tempo da posição e do aumento da velocidade. 

Além disso, os resultados de subida da bolha única exibem formas e regimes de vórtices entre as morfologia circular, elipsoidal e tampa. Com isso, demonstra-se que a aproximação numérica proposta é robusta o suficiente nos regimes de fluxo, com grandes variações de parâmetros e condições. 

INVENTORES

Renato Pavanello

• Graduação em Engenharia Mecânica (1982)
• Doutorado em Engenharia Mecânica (1991)
• Docente da Faculdade de Engenharia Mecânica (Unicamp)
Edgar Andres Patino Narino
Faculdade de Engenharia Mecânica (Unicamp)
Hugo Sakai Idagawa
Faculdade de Engenharia Mecânica (Unicamp)
Stanislav Moshkalev
Centro de Componentes Semicondutores

FACULDADE/INSTITUTO:

Faculdade de Engenharia Mecânica (Unicamp)

DETALHES

TÍTULO: Simulação de fluxos borbulhantes
STATUS: CONCEDIDO
CÓDIGO: PC209_BUBBLE-LEPH-GPU

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