2020

Auxílio CNPq 302781/2019-6: Caracterização e Modelagem Mecânica do Comportamento à Fadiga de Compósitos Poliméricos Modificados

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:

Equipe:

João Marciano Laredo dos Reis – Coordenador.

Financiadores:

Edital de Auxílio a Pesquisadores Recém-Contratados (ARC) 2019 “Análise e Otimização da Eficiência Energética de um Sistema de Dessalinização de Água por Contato Direto com Membranas (DCMD) para Recuperação de Calor Residual”

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:
A pesquisa se dedica a modelar e analisar a eficiência energética de processos de destilação por membrana de contato direto (DCMD), visando a dessalinização de água por meio da recuperação de calor rejeitado de diferentes fontes. Além de propor um modelo aprimorado para o processo simultâneo de transferência de calor e massa em DCMD, a ser validado frente a resultados experimentais relatados na literatura, a pesquisa visa apontar os parâmetros críticos que devem ser considerados na fabricação de membranas otimizadas para máxima eficiência energética. em DCMD. A seguir, serão propostos módulos com misturadores passivos e recuperação de calor intrínseco através de multiefeitos, que serão avaliados experimentalmente quanto aos ganhos em termos de eficiência energética que proporcionam. Por fim, serão realizadas análises termodinâmicas para avaliar a viabilidade técnica da utilização do processo DCMD otimizado a partir de diferentes fontes térmicas, como pequenos reatores modulares (SMRs) e painéis fotovoltaicos de alta concentração (HCPVs).

Equipe:

Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) .
Vogais: Kleber Marques Lisbôa – Coordenador.

Financiadores: Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ – Auxílio financeiro.

Edital de Auxílio a Pesquisadores Recém-Contratados (ARC) 2019 “Análise e Otimização da Eficiência Energética de um Sistema de Dessalinização de Água por Contato Direto com Membranas (DCMD) para Recuperação de Calor Residual”

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:
A pesquisa se dedica a modelar e analisar a eficiência energética de processos de destilação por membrana de contato direto (DCMD), visando a dessalinização de água por meio da recuperação de calor rejeitado de diferentes fontes. Além de propor um modelo aprimorado para o processo simultâneo de transferência de calor e massa em DCMD, a ser validado frente a resultados experimentais relatados na literatura, a pesquisa visa apontar os parâmetros críticos que devem ser considerados na fabricação de membranas otimizadas para máxima eficiência energética. em DCMD. A seguir, serão propostos módulos com misturadores passivos e recuperação de calor intrínseco através de multiefeitos, que serão avaliados experimentalmente quanto aos ganhos em termos de eficiência energética que proporcionam. Por fim, serão realizadas análises termodinâmicas para avaliar a viabilidade técnica da utilização do processo DCMD otimizado a partir de diferentes fontes térmicas, como pequenos reatores modulares (SMRs) e painéis fotovoltaicos de alta concentração (HCPVs).

Equipe:

Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) .
Vogais: Kleber Marques Lisbôa – Coordenador.

Financiadores: Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ – Auxílio financeiro.

Tratamento, Liquefação e Armazenamento de Gases (Edital Temático FAPERJ 2019 – Processo E-26/210.061/220)

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:
O principal objetivo do projeto de pesquisa proposto é investigar experimental e numericamente os processos de purificação, liquefação e armazenamento de gases. Os gases são liquefeitos para reduzir volumes específicos para facilitar o transporte e armazenamento, como é o caso do gás liquefeito de petróleo GLP, gás natural liquefeito GNL, gases industriais e medicinais. O processo de liquefação na indústria de petróleo e gás corresponde à etapa de alto consumo de energia, e é classicamente realizado por meio de resfriamento em sistema em cascata operando em temperaturas ultrabaixas. Outra alternativa para redução do volume específico é o armazenamento dos gases em materiais adsorventes, conhecidos como gás adsorvido (GA), que apresenta grande vantagem em relação ao gás comprimido por não necessitar de altas pressões para operação. Outra aplicação da adsorção é na remoção de vapor d’água em GLP e GNL utilizando materiais dessecantes higroscópicos, etapa crucial para evitar a formação de hidratos e bloqueios em tubulações. Embora esses processos envolvendo adsorção sejam comuns na prática industrial, fica claro na literatura que os fenômenos de adsorção envolvidos ainda não são completamente compreendidos, e os modelos comumente utilizados para estudos e dimensionamento de equipamentos são baseados em simplificações que podem implicar em elevados desvios em relação para o sistema real. Assim, o projeto proposto visa investigar experimental e numericamente a transferência de calor e massa em materiais adsorventes, inicialmente utilizando misturas de ar e vapor de água, visando identificar experimentalmente os parâmetros dominantes de transferência de calor e massa durante processos de adsorção. e regeneração. A proposta também inclui a investigação experimental de parâmetros hidráulicos e térmicos durante a ebulição e condensação convectiva interna e externamente a tubos operando em temperaturas baixas e ultrabaixas.

Equipe:

Leandro Alcoforado Sphaier – Coordenador / Leonardo Santos de Britto Alves – Membro / Luiz Carlos da Silva Nunes – Membro / Fabio Toshio Kanizawa – Membro / Cesar Cunha Pacheco – Membro.

Financiadores:

Transição para instabilidade absoluta em jatos transversais

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:
Identificação teórica dos limites de estabilidade linear convectiva/absoluta para jatos em fluxo cruzado sob diversas condições operacionais diferentes. Estes incluem os casos clássicos isobáricos e de densidade variável, não apenas para um único jato, mas também para um jato coaxial. O fluxo base que será utilizado nestas análises inclui soluções aproximadas para jatos fortes (fluxos cruzados fracos) adaptadas de estudos anteriores, bem como perfis médios medidos experimentalmente. As ferramentas de estabilidade linear que serão usadas nessas análises incluem abordagens locais de formação de matrizes bidimensionais para análises temporais e espaciais geradas usando esquemas de diferenças finitas de alta ordem e métodos espectrais. Orçamento: U$ 15.000,00..

Equipe:

Alunos envolvidos: Doutorado: (1) .
Integrantes: Leonardo Santos de Brito Alves – Coordenador / Ann Karagozian – Conselheiro / Mateus Peixoto Avanci – Conselheiro.

Financiadores: Programa Suplementar Internacional de Intercâmbio Estudantil – Bolsa.

Instabilidade absoluta de camadas e esteiras de mistura planar em interação

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:
Os jatos coaxiais são encontrados em uma ampla gama de aplicações tecnologicamente relevantes. Eles são particularmente úteis para sistemas de injeção focados na mistura de combustível e oxidantes. Em motores de foguetes líquidos, por exemplo, o jato interno transporta oxigênio líquido em baixas velocidades, enquanto o jato externo transporta hidrogênio líquido ou gasoso em altas velocidades. Este sistema de injeção depende do cisalhamento entre os jatos internos e externos para conseguir a mistura. Tal fluxo, no entanto, também é suscetível a instabilidades que afetam este processo de mistura. Eles dependem também da relação de velocidade entre os dois jatos, mas também da geometria do bocal. Este último afeta a instabilidade do fluxo através: 1) da espessura de cada camada limite, que eventualmente define a espessura do momento de cada camada de mistura, e 2) da espessura da parede interna do bocal, que contribui para a formação de uma esteira. Para compreender como estes diferentes parâmetros afetam a instabilidade deste escoamento, o presente projeto foca-se numa versão simplificada deste mesmo problema. É composto por uma camada de mistura plana com velocidades de fluxo livre desiguais formada a jusante de uma placa divisora ​​​​com borda de fuga romba, gerando o que é conhecido como esteira assimétrica. Orçamento: U$75.000,00..

Equipe:

Alunos envolvidos: Doutorado: (1) .
Membros: Leonardo Santos de Brito Alves – Coordenador / Helio Ricardo de Aguiar Quintanilha Junior – Membro / Beverley J. McKeon – Membro.

Financiadores: Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea – Assistência financeira.

Estudo do comportamento mecânico de materiais hiperelásticos pelo método DIC

Área de concentração:
Natureza do Projeto: Pesquisa

Data de início:

Linha de pesquisa:

Status do projeto: Em andamento

Descrição:
O objetivo principal deste projeto de pesquisa é investigar o comportamento mecânico de materiais hiperelásticos isotrópicos e transversalmente isotrópicos, como elastômeros e tecidos biológicos moles. O estudo proposto será baseado em procedimentos experimentais e modelos constitutivos. A ideia é propor modelos matemáticos capazes de descrever, ou prever, o comportamento mecânico de materiais biológicos moles. A validação destes modelos será feita através de resultados experimentais. Contudo, as investigações envolvendo tecidos biológicos moles apresentam certos desafios; tais como: desconhecimento das propriedades mecânicas dos componentes que formam um tecido biológico mole; grande variabilidade amostral; dificuldade no preparo, fixação e armazenamento de amostras; necessidade de seguir certos padrões éticos. Para superar essas limitações, é comum imitar tecidos biológicos utilizando materiais sintéticos. Por este motivo, inicialmente será estudado o comportamento mecânico de elastômeros e elastômeros reforçados com fibras contínuas. Os resultados experimentais obtidos com materiais poliméricos serão utilizados para validar os modelos propostos que serão baseados na teoria da energia de deformação hiperelástica. Posteriormente, os modelos serão utilizados para caracterizar tecidos biológicos moles. No procedimento experimental, os campos de deslocamento e deformação serão determinados utilizando o método de Correlação de Imagens Digitais (DIC-Digital Image Correlation). É importante destacar que a utilização do método DIC é fundamental na caracterização dos materiais estudados, principalmente devido à sua capacidade de medir grandes deformações. Com este método é possível determinar, com alto grau de precisão, campos de deslocamento e deformação sem a necessidade de contato físico. A utilização do método DIC permite obter uma quantidade de informação superior à obtida com as técnicas tradicionais. Além disso, pretendemos implementar novos códigos baseados na correlação de imagens.

Equipe:

Integrantes: Luiz Carlos da Silva Nunes – Coordenador.

Financiadores: