ESTUDO DA DINÂMICA DE COLISÃO DE GOTAS: ABORDAGEM DE SIMULAÇÃO NUMÉRICA DIRETA
Nome: VICTOR MAGALHÃES COSME
Data de publicação: 22/10/2025
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Presidente |
| FERNANDA CAPUCHO CESANA | Examinador Externo |
| MARCELO SILVEIRA BACELOS | Examinador Interno |
Resumo: O fenômeno de colisão entre gotas é encontrado tanto no ambiente natural quanto na produção industrial. Na área da energia, é possível citar a presença deste fenômeno em processos de separação óleo-água, injeção de combustíveis e sistemas de pós-tratamento de gases oriundos da combustão. A colisão tem sido estudada extensivamente ao longo de várias décadas, mas grande parte da dinâmica de colisão entre gotas ainda precisa ser explorada. A carência na compreensão desse fenômeno leva à incerteza no projeto de processos industriais. A maioria dos estudos experimentais e de simulação numérica desenvolvidos se
concentram em colisões de duas gotas em meio gasoso. No entanto, existem poucos estudos na literatura que fazem uma análise quantitativa dessas colisões. Além disso, questões como o impacto do tempo de drenagem do filme nas simulações e a validação de um modelo numérico através de parâmetros adimensionais podem contribuir para os estudos ocupando esse espaço até então pouco explorado. Nesse sentido, o objetivo dessa dissertação foi investigar, por meio de simulações numéricas diretas bidimensionais, a dinâmica de colisão frontal entre gotas, utilizando o parâmetro tempo de drenagem do filme e grupos adimensionais como o número de Weber, número de Reynolds, razão de massa específica e razão de viscosidade sobre os tempos de colisão e de recuperação, bem como a transição dos regimes de coalescência e de rebote. Para isso, foram adimensionalizadas as equações de conservação da massa e de quantidade de movimento; definidos o domínio bidimensional e a malha adaptativa em função do diâmetro inicial da gota; desenvolvido o código para o programa Basilisk® que permitiu a realização das simulações. Os resultados evidenciaram que o tempo de colisão é impactado diretamente pelo tempo de drenagem do filme, diferentemente do tempo de recuperação que não houve alterações mesmo para tempos de drenagem
diferentes. Os valores para o tempo de drenagem adimensional iguais a 0,35, para a condição de coalescência, e 0,60 para a condição de rebote permitiram similaridade com dados experimentais da literatura, atestando a validade do modelo.
