Efeito de forças hidrodinâmicas em colisões partícula-partícula e partícula-superfície em escoamentos com fluidos viscosos

Resumo

Muitos processos industriais envolvem escoamentos sólido-líquido densos, nos quais as colisões partícula-partícula e partícula-parede determinam o movimento da fase sólida. Na maioria desses sistemas, grande parte da dissipação de energia provém dessas colisões, que são avaliadas principalmente pelo coeficiente de restituição efetivo, um parâmetro de interação fortemente influenciado pelas propriedades físicas e elásticas da fase sólida, mas também pela velocidade de impacto e pela atuação de forças dissipativas decorrentes da viscosidade da fase fluida. Nesse contexto, o objetivo do presente projeto consiste em avaliar colisões do tipo partícula-partícula e partícula-superfície em fluidos viscosos, a partir de partículas de propriedades elásticas, superficiais e físicas distintas. Para tanto, serão utilizadas partículas comerciais (sujeitas à modificações em sua forma e acabamento superficial) que serão caracterizadas quanto à densidade, diâmetro, rugosidade e módulo de Young. As interações resultantes das colisões serão analisadas experimentalmente a partir de medidas de coeficiente de restituição em um equipamento tipo pêndulo, a partir das quais pretende-se mensurar as forças viscosas atuantes. Os resultados serão utilizados para o cálculo do coeficiente de restituição efetivo, os quais serão usados a fim de verificar a validade dos modelos já existentes para partículas com diferentes propriedades mecânicas e superficiais. Além disso, uma análise estatística será realizada com o intuito de determinar efeitos significativos das propriedades das partículas e do fluido sobre o coeficiente. Por fim, serão propostos modelos de regressão para predizer o coeficiente de restituição em função das variáveis independentes estudadas nas etapas anteriores. (AU)