Transição de fases em microestruturas porosas

Os processos de transição de fases em cavidades porosas são importantes para vários problemas tecnológicos envolvendo:

Tubos de calor: onde os processos de evaporação/condensação ocorrem em filmes líquidos de Bretherton, em geometrias reduzidas, sendo condicionados pelas forças de tensão superficial


Kobayashi Y., Ikeda. S., Iwasa M., 1996, Evaporative Heat Transfer at the Evaporative Section of a Grooved Heat Pipe. Journal of Thermophisics and Heat Transfer, Vol 10. No 1, pp 83-89.

Linhas de pesquisa em desenvolvimento no LMPT nesta área:

Escoamentos monofásicos em microestruturas porosas.

Deslocamentos miscíveis e imiscíveis em microestruturas porosas.

Transição de fases em microestruturas porosas.

 

 

 

Bombas capilares: Em sistemas de bombeamento capilar, o evaporador é o elemento básico que propicia o bombeamento do fluido é um elemento poroso, separando a zona de vapor da zona de líquido. O processo de evaporação no interior do espaço poroso se dá com a formação de filmes líquidos que são intensificados pelas irregularidades e pela porosidade da superfície dos grãos sólidos.


Liao Q. and Zhao T.S., 2000, On capillary-driven flow and phase-change heat transfer in a porous structure heated by a finned surface: measurement and modeling. International Journal of Heat and Mass Transfer, No 43, pp 1141-1155.

 

O LMPT está desenvolvendo modelos de rede de Boltzmann para o estudo de processos de transição de fases em microgeometrias. Trata-se de um tema de desenvolvimento recente e ainda aberto em função da complexidade do problema. As maiores dificuldades são:

  • A concepção dos modelos de rede de Boltzmann em malhas regulares dificulta o uso de técnicas de refino para a descrição dos campos de temperatura e velocidade nos filmes, pois estas exigem a interpolação dos valores da função distribuição de partículas, comprometendo a estabilidade do esquema numérico.
     
  • Em modelos termodinamicamente consistentes, os processos de relaxação de energia exigem, para a sua correta descrição, o uso de modelos com várias velocidades de partículas, aumentando as exigências computacionais em termos de memória residente e o tempo de processamento.

 
 
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