Estudo da aplicação do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial em simulações bifásicas gás-líquido (2022)
- Authors:
- Autor USP: CZELUSNIAK, LUIZ EDUARDO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/T.18.2022.tde-11092023-104135
- Subjects: MÉTODOS NUMÉRICOS EM DINÂMICA DE FLUÍDOS; SIMULAÇÃO; TERMODINÂMICA
- Keywords: Ebulição; Método de Boltzmann em rede; Método do pseudopotencial; Simulação bifásica
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Neste trabalho é realizado um estudo fundamental do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial (MBR-P) aplicado em simulações bifásicas do tipo gás-líquido com e sem mudança de fase. O intuito é promover o desenvolvimento do método e contribuir para a sua futura aplicação em simulações de fenômenos de ebulição realistas. Para a realização deste estudo, são identificados pontos chaves relacionados ao método que necessitam de mais esclarecimentos na literatura como, por exemplo: as formas de discretização, o papel das equações de estado e os mecanismos físicos relacionados à mudança de fase. Um amplo estudo dos fundamentos do MBR-P e atuais aplicações é apresentado. A partir de uma análise teórica são discutidas estratégias de discretização do método. Duas abordagens são desenvolvidas, uma baseada na força de interação e outra no tensor de pressão. Diversos testes benchmarks são utilizados na validação dessas abordagens. Descobriu-se que a abordagem da força é consistente para simulações bifásicas enquanto a do tensor de pressão apresentou algumas inconsistências, ainda necessitando de novos estudos. Posteriormente, apresentou-se um estudo sobre o papel da equação de estado na acurácia e estabilidade do MBR-P. Avaliou-se o efeito do aumento da espessura da interface e também testou-se um procedimento de modificação da equação de estado, proposto recentemente na literatura. Descobriu-se que este último, apesar de aumentar a acurácia do método em alguns testes, reduzdrasticamente a estabilidade do método em testes dinâmicos. Isto motivou o desenvolvimento de um procedimento próprio que foi capaz de apresentar bons resultados nos testes de consistência termodinâmica e elevada estabilidade. Por fim, estudou-se os mecanismos de mudança de fase do método. Para um sistema bifásico simples, com transferência de calor de uma superfície aquecida para o líquido, conseguiu-se prever em quais condições o sistema entra em ebulição e forma uma nova fase de vapor. Este processo está diretamente ligado à equação de estado utilizada no modelo que determina quais estados termodinâmicos são estáveis ou instáveis. Também descobriu-se que a magnitude do campo gravitacional pode afetar a temperatura de ebulição do sistema devido à alteração no campo de pressões
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2022
- Data da defesa: 03.06.2022
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
CZELUSNIAK, Luiz Eduardo. Estudo da aplicação do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial em simulações bifásicas gás-líquido. 2022. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2022. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-11092023-104135/. Acesso em: 08 abr. 2026. -
APA
Czelusniak, L. E. (2022). Estudo da aplicação do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial em simulações bifásicas gás-líquido (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-11092023-104135/ -
NLM
Czelusniak LE. Estudo da aplicação do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial em simulações bifásicas gás-líquido [Internet]. 2022 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-11092023-104135/ -
Vancouver
Czelusniak LE. Estudo da aplicação do método de Boltzmann em rede do pseudopotencial em simulações bifásicas gás-líquido [Internet]. 2022 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-11092023-104135/ - Shaping the equation of state to improve numerical accuracy and stability of the pseudopotential lattice Boltzmann method
- Force approach for the pseudopotential lattice Boltzmann method
- Solução numérica da equação de Burgers Viscosa pelo método de Lattice-Boltzmann
- Total energy thermal lattice Boltzmann simulation of mixed convection in a square cavity
- Simulação numérica da formação de bolhas em uma superfície aquecida com um método de Lattice Boltzmann dos pseudopotenciais com tensão superficial ajustável
- Simulação numérica tridimensional da ascensão de uma bolha e da coalescência vertical de duas bolhas em um meio líquido
- Simulação numérica tridimensional de uma bolha isotérmica ascendente em um meio líquido utilizando o método de Lattice-Boltzmann
- On the force scheme influence on pseudopotential method coexistence curve
- Simulation of boiling heat transfer at different reduced temperatures with an improved pseudopotential lattice Boltzmann method
- Simulação numérica da difusão de calor bidimensional no substrato frio de um cooler termoelétrico utilizando o método de Lattice Boltzmann
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