“Bicentenário da Independência: 200 anos de ciência, tecnologia e inovação no Brasil e 96 anos de contribuição da UFV”.
8 a 10 de novembro de 2022
Trabalho 16986
| ISSN | 2237-9045 |
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| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Física Geral |
| Setor | Departamento de Física |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | FAPEMIG |
| Primeiro autor | Timóteo César Fassoni |
| Orientador | LEANDRO GUTIERREZ RIZZI |
| Título | Efeito da distribuição de tamanhos na área superficial de meios granulares. |
| Resumo | A captura de dióxido de carbono é um tema de estudo que ocupa um lugar central na ciência porque suas relações se estendem desde questões climáticas a inúmeras aplicações médicas, que vão de anestesias gerais a câmaras de descompressão. A área tem aplicações, também, em equipamentos de mergulho e exploração espacial. Apesar dos mecanismos de absorção do dióxido de carbono serem relativamente bem estabelecidos a nível microscópico, a influência da distribuição de tamanhos no processo de absorção por estruturas granulares na escala mesoscópica ainda não é bem estabelecida; ainda, a maior parte dos conhecimentos da área tem sido obtida com base em estudos empíricos, de forma que há um espaço a ser preenchido no estudo teórico e computacional. Com foco na aplicação biomédica, o presente projeto tem como questão central como a distribuição de tamanhos das partículas absorvedoras afeta a captura de dióxido de carbono – por exemplo, como acontece num cânister de mergulho. Os objetivos principais são, partindo de uma abordagem teórico-computacional, ser capaz de estabelecer diretrizes para o projeto de cânisters de dióxido de carbono ideais, melhorando seus tempos de vida útil a partir das áreas granulares dos meios. E, além disso, buscar uma melhor compreensão teórica da área, visando à extensão de seus conhecimentos. Para realizar a pesquisa, o projeto tem por base o uso de simulações numéricas baseadas num modelo computacional de fluidos, chamado lattice Boltzmann, que permite a implementação do fluxo do gás no meio e das reações gás-sólido nas interfaces. Aliado a ele, também há a elaboração de um algoritmo gerador do meio granular, usando uma matriz de estados s(i,j) que determina as regiões: de cal sodada (região sólida reagente), de paredes do sistema (região sólida que limita o tamanho do sistema), livres (nas quais o gás pode fluir) e de interface (livres que têm vizinhos reagentes; para esta região, usa-se dois tipos de vizinhança, a de Moore e a de von Neumann, para efeito de comparação), implementando uma condição de contorno condizente para cada uma das regiões. Assim, a implementação de uma distribuição de tamanhos é feita, simplesmente, por exemplo, gerando um número gaussiano para uma distribuição gaussiana, para cada tamanho de cada partícula. A partir destes resultados numéricos esperamos conseguir avaliar como as diferentes distribuições de tamanho influenciam a área de superfície disponível para a absorção. Com o desenvolvimento desse tipo de abordagem, será possível verificar se existem distribuições ótimas para cada tipo de atividade (mergulho, anestesia…) e como diferentes fluxos de gás afetam a vida útil dos cânisters com diferentes tipos de distribuição. Será possível, também, com a parceria do Laboratório de Microfluidica e Fluidos Complexos e o Grupo de Mergulho Científico, a comparação dos resultados das simulações com resultados experimentais, para validação do modelo. |
| Palavras-chave | Meios granulares, Distribuições, Lattice Boltzmann |
| Forma de apresentação..... | Vídeo |
| Link para apresentação | Vídeo |
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