Simulação numérica da formação de bolhas em superfícies aquecidas utilizando o método de Lattice Boltzmann dos pseudopotenciais

• Autor(a) principal: Guzella, Matheus dos Santos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-12082021-185403/
• topic: Boiling; Ebulição; Lattice Boltzmann method; Método de Lattice Boltzmann; Modelo dos pseudopotenciais; Numerical simulation; Pseudopotential model; Simulação numérica

Neste trabalho são realizadas simulações numéricas bidimensionais da formação de bolhas em superfícies aquecidas utilizando o Método de Lattice Boltzmann dos pseudopotenciais. As equações hidrodinâmicas são resolvidas por este método e a equação da energia é resolvida pelo método de Runge-Kutta. Uma revisão bibliográfica a respeito dos modelos numéricos baseados no método é apresentada e uma análise crítica dos modelos da literatura é realizada. Com base na revisão bibliográfica, um modelo numérico baseado na combinação de dois modelos da literatura é utilizado, de modo a garantir a consistência termodinâmica e ajuste da tensão superficial de modo independente da razão de densidades. Um modelo para obtenção dos parâmetros em unidades de lattice com base em parâmetros do sistema internacional é desenvolvido. Resultados numéricos do diâmetro e período de desprendimento para o ciclo de uma bolha para temperatura reduzida de Tr = 0, 86 são obtidos de modo a avaliar a consistência do modelo. Comparações destes resultados com correlações empíricas são realizados e uma razoável acordância é observada. Posteriormente, resultados de curvas de ebulição são obtidos para diferentes temperaturas reduzidas: Tr = 0,86 e Tr = 0, 90. Por fim, o modelo de obtenção de parâmetros em unidades de lattice é utilizado para duas temperaturas reduzidas (Tr = 0,7604 e Tr = 0,7126) do fluido HFE-7100. Simulações numéricas com os referidos parâmetros mostraram-se proibitivas em termos do custo computacional e, desta forma, simulações foram realizadas com parâmetros em unidades de lattice flexibilizados, de modo a avaliar o modelo para simulação em condições distintas das realizadas na literatura, em termos da temperatura reduzida. Uma comparação dos resultados obtidos para as temperaturas reduzidas mostrou-se coerente, do ponto de vista qualitativo.