Investigação da dinâmica de formação de gotas no interior de microcanais via técnicas de CFD

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dc.contributor.advisor1Santos, Dyrney Araújo dos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8987869956010169eng
dc.contributor.referee1Santos, Dyrney Araújo dos
dc.contributor.referee2Coltro, Wendell Karlos Tomazelli
dc.contributor.referee3Souza, Thiago Leandro de
dc.creatorChaves, Igor Lima
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6891278768707738eng
dc.date.accessioned2020-03-30T11:11:36Z
dc.date.issued2020-02-18
dc.description.abstractMicrofluidics has a recent origin and its development is based on microanalytical methods. Defined as the science and technology that addresses the manipulation of small amounts of fluids flowing into channels of tens to hundreds of micrometers, microfluidics today has a diversity of applications due to their characteristics of control efficiency. In this work, the microfluidics applications are briefly addressed, the physical characteristics phenomena that govern it are elucidated by identifying the general flow characteristics, the relevant phenomena and dimensionless studies of flow in channels on the micro-scale, as well as the interfacial properties, which appear in multiphase systems. The mathematical basis used to study the flow phenomena is still addressed. Computational fluid dynamics (CFD) techniques are used as a methodology for development, to overcome the limits of laboratory experimentation (observed here the numerical control of the value for interfacial properties). For the study of multiphase microfluidic flows, the Multiphase Fluid Volume Model (VOF) is used, which allows the flow to be solved numerically and to observe its behavior through the interfaces between immiscible fluids. Given this, in this work, the VOF model was validated with experimental results, both quantitatively and qualitatively, to predict the entire process of generating drops within microchannels. Additionally, the Adaptive Mesh Refining (AMR) technique was used to better track the interface between the fluid phases. The effects of the microchannel geometry, the physical properties of the fluids and the operating conditions, on the size and rate of droplet generation were evaluated using the multiple regression techniques. A dimensionless correlation was also proposed for the prediction of droplet length in which the relative error was 8.2%.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2020-03-27T13:20:28Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Igor Lima Chaves - 2020.pdf: 3759553 bytes, checksum: c6e935df9d67593cb990ba2e1318ea90 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
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dc.description.resumoA microfluídica tem origem recente e seu desenvolvimento é baseado em métodos microanalíticos. Definida como a ciência e tecnologia que aborda a manipulação de pequenas quantidades de fluídos escoando no interior de canais de dezenas a centenas de micrómetros, a microfluídica hoje tem uma diversidade de aplicação devido suas características de eficiência de controle. Neste trabalho, é brevemente abordado as aplicações da microfluídica, as características dos fenômenos físicos que a governam são elucidadas identificando as características gerais do escoamento, os fenômenos e adimensionais relevantes em estudos de escoamentos em canais na escala micro, bem como as propriedades interfaciais, que aparecem em sistemas multifásicos. Ainda é abordado a base matemática utilizada para estudo dos fenômenos de escoamento. As técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD) são utilizadas como metodologia para o desenvolvimento, na intenção de superar os limites da experimentação em laboratório (observado aqui o controle do valor numérico das propriedades interfaciais). Para o estudo dos escoamentos microfluídicos multifásicos é utilizado o Modelo Multifásico de Volume de Fluído (VOF), o qual permite solucionar o escoamento de forma numérica e observar seu comportamento através das interfaces entre fluídos imiscíveis. Diante disto, neste trabalho, o modelo VOF foi validado com resultados experimentais, tanto quantitativo, quanto qualitativamente, com o intuito de prever todo o processo de geração de gotas no interior de microcanais. Adicionalmente, foi utilizado a técnica de Refino de Malha Adaptativo (AMR) para melhor rastrear a interface entre as fases fluídas. Os efeitos da geometria dos microcanais, das propriedades físicas do fluídos e das condições operacionais, sobre o tamanho e a taxa de geração das gotas foram avaliados por meio da técnica de regressão múltipla. Foi proposta, também, uma correlação adimensional para a previsão do comprimento de gotas no qual o erro relativo foi de 8.2%.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESeng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationCHAVES, I. L. Investigação da dinâmica de formação de gotas no interior de microcanais via técnicas de CFD. 2020. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2020.eng
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/10472
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RG)eng
dc.publisher.initialsUFGeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Química (IQ)eng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectMicroflúidicapor
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpor
dc.subjectCFDpor
dc.subjectRefinamento de malha adaptativopor
dc.subjectAMRpor
dc.subjectVOFpor
dc.subjectEscoamento multifásicopor
dc.subjectMicrofluidicseng
dc.subjectCFDeng
dc.subjectComputational fluid dynamicseng
dc.subjectAdaptive mesh refinementeng
dc.subjectAMReng
dc.subjectVOFeng
dc.subjectMultiphase floweng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAeng
dc.titleInvestigação da dinâmica de formação de gotas no interior de microcanais via técnicas de CFDeng
dc.title.alternativeDroplets formation dynamics investigation inside microchannels via CFD techniqueseng
dc.typeDissertaçãoeng

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