Estudo do Método Lattice Boltzmann para modelagem de escoamentos em microcanais de absorvedores solares

Resumo

Escoamentos multifásicos em dispositivos microfluídicos tem recebido muita atenção devida as vantagens previsíveis dos fenômenos que acontecem em microescalas, relacionadas com uma eficiência elevada dos processos de transferência de calor e massa, uma dispersão axial reduzida e um menor volume dos dispositivos. Para obter esses benefícios, é recomendável um bom entendimento do complexo comportamento dos escoamentos multifásicos nestes dispositivos (Yu et al., 2007). Sistemas com escoamentos gás-líquido em microcanais encontram inúmeras aplicações, entre as quais se pode destacar os trocadores de calor com microcanais para resfriamento de circuitos integrados eletrônicos com ou sem mudança de fase (Qu e Mudawar, 2002; Kandlikar, 2002; Thome, 2004; Cheng e Wu, 2006; Cheng et al., 2007; e Cheng et al., 2009), e também os trocadores de calor com microcanais que operam como coletores solares para absorver a radiação térmica (Oyinlola et al., 2015 a, b, c; L'Estrange, 2015; e Drost et al., 2013). No projeto se propõe realizar os estudos de simulação utilizando o método de Lattice Boltzmann (LB) dos pseudopotenciais, visando inicialmente um estudo detalhado do procedimento numérico de solução e posteriormente a compreensão dos fenômenos de transporte que acontecem nos escoamentos em microcanais de trocadores de calor empregados como absorvedores em sistemas de geração de potência com energia solar. O método LB dos pseudopotenciais foi escolhido devido a sua simplicidade computacional e ao fato de não necessitar da resolução de uma equação diferencial separada para captar o movimento da interfase gás-líquido. O método LB também e de fácil paralelização. Especificamente em microcanais o método LB tem sido empregado em diversos trabalhos endereçando o estudo de fenômenos hidrodinâmicos que acontecem em escoamentos bifásicos gás-líquido, tais como a formação de bolhas e/ou bolhas (Yu et al., 2007; Wu et al., 2008; Wang et al., 2011; Riaud et al., 2013; e Kamali e Van den Akker, 2013); assim como os processos de ebulição convectiva saturada (Gong e Cheng, 2014). (AU)