Tese: Presença de Partículas Esféricas e Cilíndricas no Escoamento de Fluidos Newtonianos e Não Newtonianos
Aluno(a) : Helder Gomes CostaOrientador(a): Maurício Frota
Área de Concentração: Termociências
Data: 10/04/1991
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=19115@1
Resumo: O presente trabalho descreve uma investigação referente ao movimento relativo entre partículas rígidas e fluidos de natureza newtoniana ou nío-newtoniana. Experimentos inéditos envolvendo partículas rígidas esféricas e cilíndricas sío realizados com o objetivo de se validar uma nova teoria, que permite que parâmetros relevantes do escoamento perturbado pela presença de partículas rígidas, possam ser calculados em função parâmetros do escoamento nío perturbado – escoamento em ausência da partícula perturbadora. Embora a teoria refira-se, indistintamente, ao escoamento relativo entre a partícula rígida e o fluido, no âmbito do presente trabalho, e sem perda de generalidade, estudou-se sempre a queda de partículas em um meio fluido estacionário. Três diferentes classes de sistema fluido-partícula foram investigadas: (i) partícula cilíndrica e fluido newtoniano; (ii) partícula cilíndrica e fluido nío newtoniano e (iii) partícula cilíndrica e fluido nío newtoniano e (iv) partícula esférica e fluido nío newtoniano. Para o caso de fluidos newtonianos, além de se comprovar a teoria dentro dos limites do domínio de validade inicialmente previstos para esta (Rep £ 2,0), sío realizados experimentos que extrapolam este domínio, obtendo-se resultados surpreendentes, entre os quais, a constatação experimental da validade da teoria – originalmente desenvolvida para o Regime de Oseen – além deste regime. Apresenta-se, também, uma análise física fundamentada nas equações de movimento, objetivando explicar uma complexa transição de comportamento observada. Transição esta que, embora já detectada em trabalhos anteriores, carecia de uma interpretação física adequada. Experimentos envolvendo fluidos nío newtonianos puramente viscosos do tipo power-law – apresentando diferentes valores do expoente power lar: 0,75 £ n £ 0,91 – e partículas rígidas esféricas ou cilíndricas, foram realizados no regime hidrodinâmico com Reynolds variando de 0.02 à 47. Os resultados obtidos comprovam a validade da teoria, ampliando seu domínio de validade as situações até entío nío investigadas. Com base no presente trabalho é sugerida uma original abordagem a respeito do comportamento da teoria, com a generalização e ampliação do seu domínio de validade. O trabalho apresenta, também, uma contribuição ao complexo processo de fabricação de fluidos nío newtonianos, com propriedades reológicas pré-determinadas, resumindo e criticando outras experiências esparsamente publicadas na literatura. Diferentes técnicas de viscosimetria sío testadas objetivando-se à obtenção das propriedades reológicas dos fluidos utilizados. Com base em intercomparações de métodos realizadas, bandas de incerteza mais realistas foram propostas como condicionantes inerentes aos diferentes métodos testados. Finalmente, é apresentado um estudo relativo à influência que a proximidade das paredes do duto exerce na força de arrasto viscoso atuante sobre a partícula.