Simulação numérica do processo de flotação de gotas

Abstract

O estudo de emulsões diluídas é de relevância significativa na ciência, principal- mente pela maior capacidade de se compreender e predizer sua dinâmica. Assim, o presente estudo analisa como se dá esse fato em função da diferença de massa específica entre a fase contínua e o fluido dispersante. Esse fenômeno é modelado a partir da equação de Navier-Stokes em duas dimensões para uma mistura bifásica juntamente com o método de projeção, para solução das equações, e do método de Level Set, para captura da interface. O modelo numérico foi validado com a literatura para escoamentos monofásicos em cavi- dades e bifásicos em cisalhamento simples por meio do perfil de velocidade, deformação, inclinação da gota e comparações visuais com experimentos. Como resultado principal, foi investigado o movimento ascendente de uma bolha em água, comparando-o com casos dis- poníveis na literatura. Simulou-se a sedimentação de uma gota em uma emulsão diluída, verificando o efeito do número de Bond e de Reynolds no escoamento. Notou-se, no caso da sedimentação, que com o aumento número de Bond a gota tende a se deformar mais rápido, ao passo que com o aumento do número de Reynolds adquiri maior velocidade de sedimentação, além de deformar. Por fim, foi investigada a coalescência de duas bolhas com configuração coaxial e oblíqua, percebendo-se que não importa a disposição das bo- lhas, se elas estiveram próximas o suficiente para haver uma interação, irão coalescer ou quebrar, devido o campo de pressão que modifica o movimento das gotas